DE102018112228A1 - Lichtemissionsdiode und Verfahren zum Herstellen einer Tunnelkontakschicht - Google Patents

Lichtemissionsdiode und Verfahren zum Herstellen einer Tunnelkontakschicht Download PDF

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Noriyoshi Seo
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Abstract

Eine Lichtemissionselementschicht 10 umfasst: eine n-Typ-Kontaktschicht 11; eine erste Lichtemissionsschicht 12; eine Tunnelkontaktschicht 13; eine zweite Lichtemissionsschicht 14; und eine p-Typ-Kontaktschicht 15, die in dieser Reihenfolge laminiert sind. Die erste Lichtemissionsschicht 12 und die zweite Lichtemissionsschicht 14 emittieren Licht derselben Wellenlänge. Die Tunnelkontaktschicht 13 umfasst: eine p-Typ-Tunnelschicht 131 aus AlGaAs, welche p-Typ-Verunreinigungen (C) enthält; und eine n-Typ-Tunnelschicht 133 aus GaInP, welche n-Typ-Verunreinigungen (Te) enthält. Eine mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 mit einer höheren Konzentration an n-Typ-Verunreinigungen als die n-Typ-Tunnelschicht 133 ist zwischen der p-Typ-Tunnelschicht 131 und der n-Typ-Tunnelschicht 133 angeordnet.

Description

  • HINTERGRUND
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtemissionsdiode und ein Verfahren zum Herstellen einer Tunnelkontaktschicht.
  • Stand der Technik
  • Es sind Lichtemissionsdioden weithin bekannt, welche eine p-Typ-Halbleiterschicht mit p-Typ-Verunreinigungen, eine n-Typ-Halbleiterschicht mit n-Typ-Verunreinigungen und eine Aktivschicht zwischen der p-Typ-Halbleiterschicht und der n-Typ-Halbleiterschicht umfassen, und eine geringere Bandlücke aufweisen als die p-Typ-Halbleiterschicht und die n-Typ-Halbleiterschicht.
  • Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2009-522755 offenbart eine Lichtemissionsdiode, die eine Aktivschicht zur Erzeugung einer ersten Strahlung und eine Aktivschicht zur Erzeugung einer zweiten Strahlung umfasst, wobei die Schichten in vertikaler Richtung übereinander angeordnet sind. Die Aktivschicht zur Erzeugung einer ersten Strahlung umfasst eine p-Typ-Halbleiterschicht, eine Aktivschicht (eine strahlungserzeugende Schicht) und eine n-Typ-Halbleiterschicht, und emittiert inkohärentes Licht. Die zweite strahlungserzeugende Aktivschicht umfasst eine p-Typ-Halbleiterschicht, eine Aktivschicht (eine strahlungserzeugende Schicht) und eine n-Typ-Halbleiterschicht, und sie emittiert Licht einer ähnlichen Wellenlänge wie die erste strahlungserzeugende Aktivschicht. Die Lichtemissionsdiode enthält außerdem eine Tunnelkontaktschicht, die zwischen der ersten strahlungserzeugenden Aktivschicht und der zweiten strahlungserzeugenden Aktivschicht angeordnet ist.
  • Durch Bilden einer Anordnung, wo die Vielzahl von Lichtemissionsteilen übereinander quer zu einer Tunnelkontaktschicht laminiert sind, kann Strom zu der Vielzahl von Lichtemissionsteilen, die quer zur Tunnelkontaktschicht in Reihe angeordnet sind, geleitet werden. Dies ermöglicht es, dass die Vielzahl von Lichtemissionsteilen Licht emittieren.
  • Diese Anordnung kann jedoch den Lichtemissionsausstoß der Lichtemissionsdiode verringern, weil in einigen Fällen ein Teil des von jedem Lichtemissionsteil emittierten Lichts nicht zur Außenseite der Lichtemissionsdiode gelangen kann.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den Lichtemissionsausstoß einer Lichtemissionsdiode zu verbessern, die aus einer Vielzahl von Lichtemissionsteilen zusammengesetzt ist, die übereinander über einen Tunnelkontaktteil hinweg laminiert sind.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Lichtemissionsdiode: Einen ersten Lichtemissionsteil, der eine erste p-Typ-Schicht, eine erste n-Typ-Schicht und eine erste Aktivschicht enthält, wobei die erste p-Typ-Schicht einen Verbindungshalbleiter und p-Typ-Verunreinigungen enthält, die erste n-Typ-Schicht einen Verbindungshalbleiter und n-Typ-Verunreinigungen enthält, die erste Aktivschicht einen Verbindungshalbleiter enthält und zwischen der ersten p-Typ-Schicht und der ersten n-Typ-Schicht angeordnet ist; einen zweiten Lichtemissionsteil, der eine zweite p-Typ-Schicht, eine zweite n-Typ-Schicht und eine zweite Aktivschicht enthält, wobei die zweite p-Typ-Schicht einen Verbindungshalbleiter und p-Typ-Verunreinigungen enthält, die zweite n-Typ-Schicht einen Verbindungshalbleiter und n-Typ-Verunreinigungen enthält, die zweite Aktivschicht einen Verbindungshalbleiter enthält und zwischen der zweiten p-Typ-Schicht und der zweiten n-Typ-Schicht angeordnet ist, wobei der zweite Lichtemissionsteil Licht derselben Wellenlänge wie der erste Lichtemissionsteil emittiert; und einen Tunnelkontaktteil, der eine dritte p-Typ-Schicht und eine dritte n-Typ-Schicht enthält, wobei die dritte p-Typ-Schicht der ersten p-Typ-Schicht zugewandt ist und AlxGa1-xAs (0 ≤ x ≤ 0,3) und p-Typ-Verunreinigungen enthält, die dritte n-Typ-Schicht der zweiten n-Typ-Schicht zugewandt ist und (AlxGa1-x)yIn1-yP (0 ≤ x ≤ 0,2, 0,4 ≤ y ≤ 0,6) und n-Typ-Verunreinigungen enthält, wobei der Tunnelkontaktteil zwischen dem ersten Lichtemissionsteil und dem zweiten Lichtemissionsteil angeordnet ist, wobei die dritte p-Typ-Schicht und die dritte n-Typ-Schicht einen Tunnelkontakt bilden.
  • In der Lichtemissionsdiode enthält der Tunnelkontaktteil außerdem eine mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht an den Grenzen zwischen der dritten p-Typ-Schicht und der dritten n-Typ-Schicht, wobei die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht n-Typ-Verunreinigungen in einer höheren Konzentration als die dritte n-Typ-Schicht enthält.
  • Außerdem ist die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht dünner als die dritte n-Typ-Schicht und die dritte p-Typ-Schicht.
  • Außerdem ist die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht nicht weniger als 1 × 1020 cm-3 und nicht mehr als 1 × 1021 cm-3.
  • Außerdem ist die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der dritten n-Typ-Schicht an einer Seite, die der dritten p-Typ-Schicht zugewandt ist, höher als an einer Seite, die der zweiten n-Typ-Schicht zugewandt ist.
  • Außerdem ist die Konzentration der p-Typ-Verunreinigungen in der dritten p-Typ-Schicht an einer Seite, die der dritten n-Typ-Schicht zugewandt ist, höher als an einer Seite, die der ersten p-Typ-Schicht zugewandt ist.
  • Außerdem weisen sowohl die erste Aktivschicht als auch die zweite Aktivschicht eine Ein- oder Mehrquantentopfstruktur auf, die eine Topfschicht und eine Barriereschicht aufweisen, wobei die Topfschicht aus (AlxGa1-x)yIn1-yAszP1-z (0 ≤ x ≤ 0,2, 0,7 ≤ y ≤ 1,0, 0,7 ≤ z ≤ 1,0) zusammengesetzt ist, und die Barriereschicht aus AlxGa1-xAszP1-z (0 ≤ x ≤ 0,3, 0,7 ≤ z ≤ 1,0) zusammengesetzt ist.
  • Außerdem enthalten die erste p-Typ-Schicht, die zweite p-Typ-Schicht und die dritte p-Typ-Schicht jeweils C als p-Typ-Verunreinigungen, und die erste n-Typ-Schicht, die zweite n-Typ-Schicht und die dritte n-Typ-Schicht enthalten jeweils Te als n-Typ-Verunreinigungen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Lichtemissionsdiode: Einen ersten Lichtemissionsteil, der eine erste p-Typ-Schicht, eine erste n-Typ-Schicht und eine erste Aktivschicht enthält, wobei die erste p-Typ-Schicht Al, Ga, As und p-Typ-Verunreinigungen enthält, die erste n-Typ-Schicht Al, Ga, As und n-Typ-Verunreinigungen enthält, die erste Aktivschicht einen Gruppe III-V-Halbleiter enthält und zwischen der ersten p-Typ-Schicht und der ersten n-Typ-Schicht angeordnet ist; einen zweiten Lichtemissionsteil, der eine zweite p-Typ-Schicht, eine zweite n-Typ-Schicht und eine zweite Aktivschicht enthält, wobei die zweite p-Typ-Schicht Al, Ga, As und p-Typ-Verunreinigungen enthält, die zweite n-Typ-Schicht Al, Ga, As und n-Typ-Verunreinigungen enthält, die zweite Aktivschicht einen Gruppe III-V-Halbleiter enthält und zwischen der zweiten p-Typ-Schicht und der zweiten n-Typ-Schicht angeordnet ist, wobei der zweite Lichtemissionsteil Licht derselben Wellenlänge wie der erste Lichtemissionsteil emittiert; und Tunnelkontaktteil, der eine dritte p-Typ-Schicht und eine dritte n-Typ-Schicht enthält, wobei die dritte p-Typ-Schicht der ersten p-Typ-Schicht zugewandt ist und Ga, As und p-Typ-Verunreinigungen enthält, die dritte n-Typ-Schicht der zweiten n-Typ-Schicht zugewandt ist und Ga, In, P und n-Typ-Verunreinigungen enthält, wobei der Tunnelkontaktteil zwischen dem ersten Lichtemissionsteil und dem zweiten Lichtemissionsteil angeordnet ist, wobei die dritte p-Typ-Schicht und die dritte n-Typ-Schicht einen Tunnelkontakt bilden.
  • In der Lichtemissionsdiode weist die dritte n-Typ-Schicht eine höhere Bandlücke auf als die dritte p-Typ-Schicht.
  • Außerdem weisen die erste p-Typ-Schicht und die zweite n-Typ-Schicht mit Ausnahme der enthaltenen Verunreinigungen eine gemeinsame Zusammensetzung auf.
  • Außerdem sind sowohl die dritte p-Typ-Schicht als auch die dritte n-Typ-Schicht aus einem Direkt-Bandlückenhalbleiter zusammengesetzt.
  • Außerdem ist die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der dritten n-Typ-Schicht nicht weniger als 1 × 1020 cm-3 und nicht mehr als 1 × 1021 cm-3.
    Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Tunnelkontaktschicht unter Einsatz einer organischen Dampfphasenabscheidung folgendes: Ein erstes Verfahren zum Herstellen einer Tunnelkontaktschicht unter Einsatz einer organischen Dampfphasenabscheidung, wobei das Verfahren umfasst: Ein erstes Verfahren, bei dem ein erstes Materialgas, welches ein Gruppe III-Element enthält, ein zweites Materialgas, welches ein Gruppe V-Element enthält und ein drittes Materialgas, welches ein Dotierungsmittel eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält, auf eine Verbindungshalbleiterschicht zugeführt wird, auf die die Tunnelkontaktschicht laminiert werden soll;
    ein zweites Verfahren, bei dem das Zuführen des ersten Materialgases, des zweiten Materialgases und des dritten Materialgases angehalten wird, und ein viertes Materialgas, welches ein Dotierungsmittel eines zweiten Leitfähigkeitstyps im Gegensatz zu dem ersten Leitfähigkeitstyp enthält, zugeführt wird; und
    ein drittes Verfahren, bei dem das Zuführen des vierten Materialgases fortgesetzt wird, und außerdem ein fünftes Materialgas, das ein Gruppe III-Element enthält, und ein sechstes Materialgas, das ein Gruppe V-Element enthält, zugeführt werden.
  • In dem Verfahren zum Herstellen einer Tunnelkontaktschicht enthält das erste Materialgas Al und Ga als Gruppe III-Elemente, das zweite Materialgas enthält As als Gruppe V-Elemente, das dritte Materialgas enthält C als Dotierungsmittel eines ersten Leitfähigkeitstyps, das vierte Materialgas enthält Te als Dotierungsmittel eines zweiten Leitfähigkeitstyps, das fünfte Materialgas enthält Ga und In als Gruppe III-Elemente und das sechste Materialgas enthält P als Gruppe V-Element.
  • Außerdem enthält die Verbindungshalbleiterschicht, auf welche die Tunnelkontaktschicht laminiert werden soll, Al, Ga und As.
  • Außerdem erhöht das erste Verfahren die Flussrate des dritten Materialgases mit einer Zeitverzögerung, und das dritte Verfahren verringert die Flussrate des vierten Materialgases mit einer Zeitverzögerung.
  • Außerdem wird die Temperatur eines Gegenstandes, auf den die Tunnelkontaktschicht laminiert werden soll, um 100 bis 150°C vor dem Beginn des ersten Verfahrens verringert, und nach dem Beenden des dritten Verfahrens wird die Temperatur des Gegenstandes, auf den die Tunnelkontaktschicht laminiert worden ist, um 100 bis 150°C erhöht.
  • Erfindungsgemäß ist es möglich, den Lichtemissionsausstoß einer Lichtemissionsdiode zu verbessern, die aus einer Vielzahl von Lichtemissionsteilen zusammengesetzt ist, die übereinander über einen Tunnelkontaktteil hinweg laminiert sind.
  • Figurenliste
  • Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auf der Grundlage der folgenden Figuren eingehend beschrieben, worin gilt:
    • 1 ist ein Diagramm, welches eine Querschnittstruktur einer Halbleiterschicht darstellt, die ein Substrat gemäß der beispielhaften Ausführungsform bildet;
    • 2 ist ein Diagramm, welches eine Struktur um eine Tunnelkontaktschicht der Halbleiterschicht veranschaulicht, die das Substrat bildet;
    • 3 ist ein Fließdiagramm, welches ein Verfahren zur Herstellung der Halbleiterschicht darstellt, welche das Substrat bildet;
    • 4 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Herstellen der Tunnelkontaktstruktur veranschaulicht;
    • 5 ist ein Diagramm, welches eine Querschnittsstruktur eines Halbleiterlichtemissionselements veranschaulicht, welches eine Lichtemissionselementschicht umfasst;
    • 6 ist ein Fließdiagramm, welches ein Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlichtemissionselements veranschaulicht;
    • 7 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einem Vorwärtsstrom und einem Lichtemissionsausstoß der Halbleiterlichtemissionslemente des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels veranschaulicht;
    • 8 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Lichtemissionsausstoß und der Vorwärtsspannung der Halbleiterlichtemissionselemente der Beispiele 1 und 2 veranschaulicht;
    • 9A ist ein TEM-Bild der Tunnelkontaktschicht des Beispiels 1;
    • 9B ist ein TEM-Bild der Tunnelkontaktschicht des Beispiels 3;
    • 10 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den Vorwärtsspannungen der Halbleiterlichtemissionselemente der Beispiele 1 und 3 veranschaulicht; und
    • 11 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Sekundärionenmassenspektroskopie (SIMS) der Tunnelkontaktschichten der Beispiele 1 und 3 veranschaulicht.
  • EINGEHENDE BESCHREIBUNG
  • Im Folgenden wird die beispielhafte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eingehend beschrieben. Es sollte betont werden, dass die Größe, die Dicke usw. der Teile in den Zeichnungen, auf die sich die folgende Beschreibung bezieht, von den tatsächlichen Abmessungen abweichen können. Es sollte auch angemerkt werden, dass in der folgenden Beschreibung Gruppe III-V-Halbleiter, die aus drei oder mehre Elementen bestehen, mit einem Zusammensetzungsverhältnis genannt werden, das bei jedem Element fehlt (beispielsweise „AlGaInAsP“).
  • < Struktur der Halbleiterschicht, die das Substrat bildet >
  • 1 ist ein Diagramm, das die Querschnittsstruktur der Halbleiterschicht veranschaulicht, die das Substrat 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform bildet.
  • Die Halbleiterschicht, die das Substrat 1 bildet, umfasst: Ein Wachstumssubstrat 1a; und eine Lichtemissionselementschicht, die aus einer Vielzahl von Halbleiterschichten zusammengesetzt ist, die auf dem Wachstumssubstrat 1a laminiert sind, wobei das Lichtemissionselement beim Stromdurchfluss Licht emittiert.
  • Obwohl Einzelheiten später beschrieben werden, funktioniert die Lichtemissionselementschicht 10 als eine sogenannte doppelt gestapelte Lichtemissionsdiode, die gebildet wird, indem eine Vielzahl von Lichtemissionsschichten (Lichtemissionsdioden) mit jeweils einem p-n-Kontakt gestapelt werden, und zwischen den Lichtemissionsschichten eine Tunnelkontaktschicht (eine Tunneldiode) angeordnet wird, durch die durch den Tunneleffekt der Strom in umgekehrter Richtung fließt (von einer n-Typ-Schicht zu einer p-Typ-Schicht).
  • [Wachstumssubstrat]
  • Das Wachstumssubstrat 1a der beispielhaften Ausführungsform ist aus einem Einkristall eines Verbundhalbleiters (eines Gruppe III-V-Halbleiters) zusammengesetzt. Beispielsweise kann das Wachstumssubstrat 1a dieser Art GaAs und InP sein.
  • [Lichtemissionselementschicht]
  • Die Lichtemissionselementschicht 10 umfasst: Eine n-Typ-Kontaktschicht 11, die auf das Wachstumssubstrat 1a laminiert ist; eine erste Lichtemissionsschicht 12, die auf die n-Typ-Kontaktschicht 11 laminiert ist; eine Tunnelkontaktschicht 13, die auf die erste Lichtemissionsschicht 12 laminiert ist; eine zweite Lichtemissionsschicht 14, die auf die Tunnelkontaktschicht 13 laminiert ist; und eine p-Typ-Kontaktschicht 15, die auf die zweite Lichtemissionsschicht 14 laminiert ist. Im Folgenden werden die Komponenten der Lichtemissionselementschicht 10 einzeln beschrieben.
  • (n-Typ-Kontaktschicht)
  • Die n-Typ-Kontaktschicht 11, in der Elektronen Träger sind, ist eine Schicht zum Bereitstellen einer n-Elektrode (nicht gezeigt; ein negative Elektrodenbereich 30; vergl. die später beschriebene 5).
  • Die n-Typ-Kontaktschicht 11 der beispielhaften Ausführungsform ist aus einem Verbindungshalbleiter (ein Gruppe III-V-Halbleiter) zusammengesetzt, dessen Gitter mit der Oberfläche (Wachstumsoberfläche) des Wachstumssubstrats 1a zusammenpasst.
  • Die n-Typ-Kontaktschicht 11 ist vorzugsweise mit n-Typ-Verunreinigungen dotiert. Es ist bevorzugt, dass n-Typ-Verunreinigungen in einer Konzentration von 5 × 1017 cm-3 bis 2 × 1019 cm-3 enthalten sind, weil dadurch die Erhöhung des Widerstandes verhindert werden kann, und eine Beeinträchtigung der Kristallinität weniger wahrscheinlich auftritt. Die n-Typ-Verunreinigungen können Te, Si oder Se sein, wobei sie jedoch nicht darauf beschränkt sind.
  • (Erste Lichtemissionsschicht)
  • Die erste Lichtemissionsschicht 12, die ein Beispiel des ersten Lichtemissionsteils ist, weist einen sogenannten Doppelheterokontakt sowie eine Quantentopfstruktur auf, und sie emittiert Licht beim Stromdurchfluss.
  • Die erste Lichtemissionsschicht 12 der beispielhaften Ausführungsform umfasst: Eine erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121, die auf die n-Typ-Kontaktschicht 11 laminiert ist; eine erste Aktivschicht 122, die auf die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121 laminiert ist; und eine erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123, die auf die erste Aktivschicht 122 laminiert ist. Außerdem umfasst die erste Aktivschicht 122 eine Vielzahl von ersten Topfschichten 1221 und eine Vielzahl von ersten Barriereschichten 1222, die abwechselnd aufeinander laminiert sind.
  • [Erste n-Typ-Verkleidungsschicht]
  • Die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121, die ein Beispiel der ersten n-Typ-Schicht ist, führt Träger (Löcher und Elektronen) in die erste Aktivschicht 122 ein und umschließt die Träger, zusammen mit der ersten p-Typ-Verkleidungsschicht 121. Die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121 der beispielhaften Ausführungsform ist aus einem Verbindungshalbleiter (einem Gruppe III-V-Halbleiter) zusammengesetzt, dessen Gitter mit der n-Typ-Kontaktschicht 11 zusammenpasst.
  • Die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121 weist vorzugsweise eine größere Bandlücke als die n-Typ-Kontaktschicht 11.
  • Außerdem ist die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121 vorzugsweise mit n-Typ-Verunreinigungen dotiert. Es ist bevorzugt, dass n-Typ-Verunreinigungen in einer Konzentration von 5 × 1017 cm-3 bis 1 × 1019 cm-3 enthalten sind, weil dadurch Träger effizienter in die erste Aktivschicht 122 mit einer Quantentopfstruktur eingeführt werden, und die Lichtabsorption durch die Träger innerhalb der ersten n-Typ-Verkleidungsschicht 121 kann verringert werden. Die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121 enthält vorzugsweise dieselben n-Typ-Verunreinigungen wie die n-Typ-Kontaktschicht 11.
  • [Erste Aktivschicht]
  • Die erste Aktivschicht 122 emittiert Licht durch die Rekombination von Löchern und Elektronen. Die erste Aktivschicht 122 der beispielhaften Ausführungsform weist eine sogenannte Mehrkantentopfstruktur (MQW) auf, die durch abwechselndes Stapeln der ersten Topfschichten 1221 und der ersten Barriereschichten 1222 gebildet wird. Es wird angemerkt, dass die erste Aktivschicht 122 (die ersten Topfschichten 1221 und die ersten Barriereschichten 1222) im Wesentlichen keine n-Typ-Verunreinigungen und p-Typ-Verunreinigungen enthalten. Während des Herstellens der ersten Aktivschicht 122 können jedoch n-Typ-Verunreinigungen und p-Typ-Verunreinigungen von der ersten n-Typ-Verkleidungsschicht 121 bzw. der ersten p-Typ-Verkleidungsschicht 123 zu der ersten Aktivschicht 122 diffundieren.
  • [Erste Topfschicht]
  • Die erste Topfschicht 1221, die ein Beispiel der Topfschicht ist, ist zwischen zwei benachbarten ersten Trägerschichten 1222 angeordnet. In diesem Beispiel ist jedoch die erste Topfschicht 1221, die in der Figur an unterster Stelle angeordnet ist (an der Seite der ersten n-Typ-Verkleidungsschicht 121), durch die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121 und die erste Barriereschicht 1222 umschlossen. In diesem Beispiel ist auch die erste Topfschicht 1221, die sich in der Figur an der obersten Stelle befindet (an der Seite der ersten p-Typ-Verkleidungsschicht 123), von der ersten p-Typ-Verkleidungsschicht 123 und der ersten Barriereschicht 1222 umschlossen. Dementsprechend ist in diesem Beispiel die Anzahl der ersten Topfschichten 1221 um eins größer als die Anzahl der ersten Barriereschichten 1222. Die erste Topfschicht 1221 der beispielhaften Ausführungsform ist aus einem Verbindungshalbleiter einem Gruppe III-V-Halbleiter) zusammengesetzt, dessen Gerüst mit der ersten n-Typ-Verkleidungsschicht 121 und der ersten p-Typ-Verkleidungsschicht 123 übereinstimmt. Die erste Topfschicht 1221 ist vorzugsweise aus (AlxGa1-x)yIn1-yAszP1-z (0 ≤ x ≤ 0,2, 0,7 ≤ y ≤ 1,0, 0,7 ≤ z ≤ 1,0) zusammengesetzt. Die erste Topfschicht 1221 ist auch vorzugsweise aus einem Direkt-Bandlückenverbindungshalbleiter (Gruppe III-V-Halbleiter) zusammengesetzt.
  • Die erste Topfschicht 1221 weist vorzugsweise eine kleinere Filmdicke auf als die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121 und die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123. Zudem weist die erste Topfschicht 1221 vorzugsweise eine geringere Bandlücke auf als die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121 und die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123.
  • {Erste Barriereschicht}
  • Die erste Barriereschicht 1222, die ein Beispiel der Barriereschicht ist, umschließt zusammen mit einer anderen ersten Barriereschicht 1222 die erste Topfschicht 1221. Die erste Barriereschicht 1222 der beispielhaften Ausführungsform ist zusammengesetzt aus einem Verbindungshalbleiter (einem Gruppe III-V-Halbleiter), dessen Gitter mit der ersten Topfschicht 1221 übereinstimmt. Die erste Barriereschicht 1222 ist vorzugsweise zusammengesetzt aus AlxGa1-xAszP1-z (0 ≤ x ≤ 0,3, 0,7 ≤ z ≤ 1,0). Die erste Barriereschicht 1222 ist auch vorzugsweise zusammengesetzt aus einem Direkt-Bandlückenverbindungshalbleiter (Gruppe III-V-Halbleiter).
  • Die erste Barriereschicht 1222 weist vorzugsweise eine geringere Filmdicke auf als die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121 und die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123. Die erste Barriereschicht 1222 weist vorzugsweise auch eine geringere Filmdicke auf als die erste Topfschicht 1221. Außerdem weist die erste Barriereschicht 1222 eine geringere Bandlücke auf als die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121 und die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123. Außerdem weist die erste Barriereschicht 1222 vorzugsweise eine größere Bandlücke auf als die erste Topfschicht 1221.
  • [Erste p-Typ-Verkleidungsschicht]
  • Die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123, die ein Beispiel der ersten p-Typ-Schicht oder einer Verbindungshalbleiterschicht ist, führt Träger in die erste Aktivschicht 122 ein und umschließt die Träger, zusammen mit der ersten n-Typ-Verkleidungsschicht 121. Die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123 der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist zusammengesetzt aus einem Verbindungshalbleiter (einem Gruppe III-V-Halbleiter), dessen Gitter mit der ersten Topfschicht 1221 übereinstimmt.
  • Die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123 weist vorzugsweise dieselbe Filmdicke auf wie die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121. Die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123 weist auch vorzugsweise dieselbe Bandlücke auf wie die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121.
  • Die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123 ist außerdem mit p-Typ-Verunreinigungen dotiert. Vorzugsweise sind p-Typ-Verunreini- gungen in einer Konzentration von 1 × 1017 cm-3 to 5 × 1018 cm-3 enthalten, weil die Träger in die erste Aktivschicht 122 mit einer Quantentopfstruktur effizienter eingeführt werden können, und weil die Lichtabsorption durch die Träger innerhalb der ersten p-Typ-Verkleidungsschicht 123 verringert werden kann. Die p-Typ-Verunreinigungen können C, Mg oder Zn sein, wobei sie jedoch nicht darauf beschränkt sind. Die Konzentration der p-Typ-Verunreinigungen in der ersten p-Typ-Verkleidungsschicht 123 ist vorzugsweise geringer als die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der ersten n-Typ-Verkleidungsschicht 121. Zudem weist die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123 vorzugsweise dieselbe Zusammensetzung auf wie die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121, außer in Bezug auf die enthaltenen Verunreinigungen.
  • (Tunnelkontaktschicht)
  • Die Tunnelkontaktschicht 13, die ein Beispiel des Tunnelkontaktteils ist, verbindet die erste Lichtemissionsschicht 12 und die zweite Lichtemissionsschicht 14. Durch die Verwendung eines eigenen Tunnelkontakts führt die Tunnelkontaktschicht 13 einen Vorwärtsstrom durch die erste Lichtemissionsschicht 12 und die zweite Lichtemissionsschicht 14, die über die Tunnelkontaktschicht 13 hinweg in Serie geschaltet sind, in eine Richtung von der zweiten Lichtemissionsschicht 14 zu der ersten Lichtemissionsschicht 12.
  • Die Tunnelkontaktschicht 13 umfasst: eine p-Typ-Tunnelschicht 131, die auf die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123 der ersten Lichtemissionsschicht 12 laminiert ist; und eine n-Typ-Kontaktschicht 133, auf die eine zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 (deren Einzelheiten später beschrieben werden) einer zweiten Lichtemissionsschicht 14 laminiert ist. Die Tunnelkontaktschicht 13 umfasst außerdem eine mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 zwischen der p-Typ-Kontaktschicht 131 und der n-Typ-Tunnelschicht 133. Somit umfasst die Tunnelkontaktschicht 13 der beispielhaften Ausführungsform die p-Typ-Tunnelschicht 131, die auf die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123 laminiert ist, die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132, die auf die p-Typ-Tunnelschicht 131 laminiert ist, und die n-Typ-Tunnelschicht 133, die auf die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 laminiert ist.
  • [p-Typ-Tunnelschicht]
  • Die p-Typ-Tunnelschicht 131, die ein Beispiel der dritten p-Typ-Schicht ist, bildet einen Tunnelkontakt zusammen mit der n-Typ-Tunnelschicht 133 und der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht 132. Die p-Typ-Tunnelschicht 131 der beispielhaften Ausführungsform ist zusammengesetzt aus einem Verbindungshalbleiter (einen Gruppe III-V-Halbleiter), dessen Gitter mit der ersten p-Typ-Verkleidungsschicht 123 übereinstimmt und der mindestens Ga (ein Gruppe III-Element) und As (ein Gruppe V-Element) enthält. Die p-Typ-Tunnelschicht 131 ist vorzugsweise zusammengesetzt aus AlxGa1-xAs (0 ≤ x ≤ 0,3). Die p-Typ-Tunnelschicht 131 ist auch vorzugsweise zusammengesetzt aus einem Direkt-Bandlückenverbindungshalbleiter (Gruppe III-V-Halbleiter) .
  • Die p-Typ-Tunnelschicht 131 weist vorzugsweise eine geringere Filmdicke auf als die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123 der er-sten Lichtemissionsschicht 12. Die p-Typ-Tunnelschicht 131 weist auch vorzugsweise eine geringere Bandlücke auf als die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123 der ersten Lichtemissionsschicht 12.
  • Die p-Typ-Tunnelschicht 131 ist mit p-Typ-Verunreinigungen dotiert. Die p-Typ-Tunnelschicht 131 enthält hier vorzugsweise dieselben p-Typ-Verunreinigungen wie die erste p-Typ-Deckschicht 123 der ersten Lichtemissionsschicht 12. Zudem ist die Konzentration der p-Typ-Verunreinigungen in der p-Typ-Tunnelschicht 131 vorzugsweise höhere als die Konzentration der p-Typ-Verunreinigungen in der ersten p-Typ-Verkleidungsschicht 123 der ersten Lichtemissionsschicht 12.
  • [n-Typ-Tunnelschicht]
  • Die n-Typ-Tunnelschicht 133, die ein Beispiel der dritten n-Typ-Schicht ist, bildet zusammen mit der p-Typ-Tunnelschicht 131 und der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht 132 einen Tunnelkontakt. Die n-Typ-Tunnelschicht 133 der beispielhaften Ausführungsform ist zusammengesetzt aus einem Verbindungshalbleiter (einen Gruppe III-V-Halbleiter), dessen Gitter mit der p-Typ-Tunnelschicht 131 übereinstimmt und der zumindest Ga, In (Gruppe III-Elemente) und P (ein Gruppe V-Element) enthält. Die n-Typ-Tunnelschicht 133 ist vorzugsweise zusammengesetzt aus (AlxGa1-x)yIn1-yP (0 ≤ x ≤ 0,2, 0,4 ≤ y ≤ 0,6). Die n-Typ-Tunnelschicht 133 ist auch vorzugsweise zusammengesetzt aus einem Direkt-Bandlückenverbindungshalbleiter (Gruppe III-V-Halbleiter).
  • Die n-Typ-Tunnelschicht 133 weist vorzugsweise eine geringere Filmdicke auf als die p-Typ-Tunnelschicht 131. Die n-Typ-Tunnelschicht 133 weist auch vorzugsweise eine größere Bandlücke auf als die p-Typ-Tunnelschicht 131.
  • Die n-Typ-Tunnelschicht 133 ist mit n-Typ-Verunreinigungen dotiert. Die n-Typ-Tunnelschicht 133 enthält hier vorzugsweise dieselben n-Typ-Verunreinigungen wie die erste n-Typ-Deckschicht 121 der ersten Lichtemissionsschicht 12. Zudem ist die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der n-Typ-Tunnelschicht 133 vorzugsweise höher als die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der zweiten n-Typ-Verkleidungsschicht 141 (deren Einzelheiten später beschrieben werden) der zweiten Lichtemissionsschicht 14. Außerdem ist die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der n-Typ-Tunnelschicht 133 vorzugsweise geringer als die Konzentration der p-Typ-Verunreinigungen in der p-Typ-Tunnelschicht 131.
  • [Mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht]
  • Die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 ist zwischen der p-Typ-Tunnelschicht 131 und der n-Typ-Tunnelschicht 133 angeordnet, um den elektrischen Widerstand der Tunnelkontaktschicht 13 zu verringern. Die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 der beispielhaften Ausführungsform ist zusammengesetzt aus einem Gruppe III-V-Halbleiter, dessen Gitter jeweils mit der p-Typ-Tunnelschicht 131 und der n-Typ-Tunnelschicht 133 übereinstimmt. Die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 kann Ga und In als Gruppe III-Elemente sowie As und P als Gruppe V-Elemente enthalten. Die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 ist vorzugsweise zusammengesetzt aus einem Direkt-Bandlückenverbindungshalbleiter (Gruppe III-V-Halbleiter).
  • Die mit n-Typ-Verunreinigung hochdotierte Schicht 132 weist vorzugsweise eine geringere Dicke auf als die p-Typ-Tunnelschicht 131. Die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 weist vorzugsweise eine geringere Filmdicke auf als die n-Typ-Tunnelschicht 133.
  • Die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 ist mit n-Typ-Verunreinigungen dotiert. Die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 enthält hier vorzugsweise dieselben n-Typ-Verunreinigungen wie die n-Typ-Tunnelschicht 133. Die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht 132 ist höher als die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der n-Typ-Tunnelschicht 133. Die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht 132 ist höher als die Konzentration der p-Typ-Verunreinigungen in der p-Typ-Tunnelschicht 131. Ausgedrückt als Verringerung der Vorwärtsspannung ist die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht 132 vorzugsweise nicht weniger als 1 × 1020 cm-3 und nicht mehr als 1 × 1021 cm-3.
  • Obwohl die Beschreibung hier ein Beispiel verwendet, bei dem die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 zwischen der p-Typ-Tunnelschicht 131 und der n-Typ-Tunnelschicht 133 angeordnet ist, ist die Konfiguration der Tunnelkontaktschicht 13 nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die n-Typ-Tunnelschicht 133 als solche n-Typ-Verunreinigungen in einer hohen Konzentration enthalten (beispielsweise nicht weniger als 1 × 1020 cm-3 und nicht mehr als 1 × 1021 cm-3).
  • (Zweite Lichtemissionsschicht)
  • Die zweite Lichtemissionsschicht 14, die ein Beispiel des zweiten Lichtemissionsteils ist, weist einen sogenannten doppelten Heterokontakt sowie eine Quantentopfstruktur auf, und sie emittiert Licht beim Durchleiten von Strom. In der beispielshaften Ausführungsform emittiert die zweite Lichtemissionsschicht 14 Licht derselben Wellenlänge wie die erste Lichtemissionsschicht 12. Es ist anzumerken, dass „dieselbe Wellenlänge“ in dieser beispielhaften Ausführungsform bedeutet, dass beispielsweise eine Peak-Emissionswellenlänge der zweiten Lichtemissionsschicht 14 im Bereich von + 10 nm (stärker bevorzugt + 5 nm der Peak-Emissionswellenlänge der ersten Lichtemissionsschicht 12 liegt. Deshalb müssen die Emissionspeakwellenlängen der ersten Lichtemissionsschicht 12 und der zweiten Lichtemissionsschicht 14 nicht unbedingt vollständig identisch zueinander sein.
  • Obwohl Emissionswellenlängen der ersten Lichtemissionsschicht 12 und der zweiten Lichtemissionsschicht 14 nicht auf einen spezifischen Wellenbereich beschränkt sind, sind die Emissionswellenlängen vorzugsweise in dem Bereich von Rot- bis Nah-Infrarot und stärker bevorzugt im Bereich der Nah-infraroten Region.
  • Die zweite Lichtemissionsschicht 14 kann eine von der ersten Lichtemissionsschicht 12 verschiedene Struktur (Material, Zusammensetzung, Dicke, Verunreinigungskonzentration und dergleichen) aufweisen. Um jedoch die Emissionswellenlänge der zweiten Lichtemissionsschicht 14 an diejenige der ersten Lichtemissionsschicht 12 anzunähern, weisen die zweite Lichtemissionsschicht 14 und die erste Lichtemissionsschicht 12 vorzugsweise eine gemeinsame Struktur auf. Die folgende Erklärung wird unter Bezugnahme auf ein Beispiel gegeben, bei dem die zweite Lichtemissionsschicht 14 und die erste Lichtemissionsschicht 12 eine gemeinsame Struktur haben.
  • Die zweite Lichtemissionsschicht 14 der beispielhaften Ausführungsform umfasst: Eine zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141, die auf die n-Typ-Tunnelschicht 133 laminiert ist; eine zweite Aktivschicht 142, die auf die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 laminiert ist; und eine zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143, die auf die zweite Aktivschicht 142 laminiert ist. Die zweite Aktivschicht 142 umfasst außerdem eine Vielzahl von zweiten Topfschichten 1421 und eine Vielzahl von zweiten Barriereschichten 1422, die abwechselnd aufeinander laminiert sind.
  • [Zweite n-Typ-Verkleidungsschicht]
  • Die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141, die ein Beispiel der zweiten n-Typ-Schicht ist, führt Träger (Löcher und Elektronen) in die zweite Aktivschicht 142 ein und umschließt die Träger, zusammen mit der zweiten p-Typ-Verkleidungsschicht 143. Die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 der beispielhaften Ausführungsform ist zusammengesetzt aus einem Verbindungshalbleiter (einen Gruppe III-V-Halbleiter), dessen Gitter mit der n-Typ-Tunnelschicht 133 der Tunnelkontaktschicht 13 übereinstimmt.
  • Die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 weist vorzugsweise eine größere Filmdicke auf als die n-Typ-Tunnelschicht 133 der Tunnelkontaktschicht 13.
  • Die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 ist außerdem vorzugsweise mit n-Typ-Verunreinigungen dotiert. n-Typ-Verunreinigungen snd vorzugsweise in einer Konzentration von 5 × 1017 cm-3 bis 3 × 1019 cm-3 enthalten, weil die Träger effizienter in die zweite Aktivschicht 142 mit einer Quantentopfstruktur eingeführt werden können, und weil die Lichtabsorption durch die Träger in der zweiten n-Typ-Verkleidungsschicht 141 verringert werden kann. Die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 enthält hier vorzugsweise dieselben n-Typ-Verunreinigungen wie die n-Typ-Tunnelschicht 133 der Tunnelkontaktschicht 13. Die Konzentration der n-Typ-Verun- reinigungen in der zweiten n-Typ-Verkleidungsschicht 141 ist vorzugsweise niedriger als die Konzentration der n-Typ-Verunreini- gungen in der n-Typ-Tunnelschicht 133 der Tunnelkontaktschicht 13. Außerdem weist die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 dieselbe Zusammensetzung auf die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121. Zudem weist die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 vorzugsweise dieselbe Zusammensetzung wie die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123, mit Ausnahme der darin enthaltenen Verunreinigungen.
  • [Zweite Aktivschicht]
  • Die zweite Aktivschicht 142 emittiert Licht durch die Rekombination von Löchern und Elektronen. Die zweite Aktivschicht 142 der beispielhaften Ausführungsform weist eine sogenannte Mehrquantentopfstruktur (MQW) auf, die durch abwechselndes Stapeln der zweiten Topfschichten 1421 und der zweiten Barriereschichten 1422 gebildet wird. Es ist anzumerken, dass die zweite Aktivschicht 142 (die zweiten Topfschichten 1421 und die zweiten Barriereschichten 1422) im wesentlichen keine n-Typ-Verunreinigungen und p-Typ-Verunreinigungen enthalten. Während der Herstellung der zweiten Aktivschicht 142 können jedoch n-Typ-Verunreinigungen und p-Typ-Verunreinigungen von der zweiten n-Typ-Verkleidungsschicht 141 bzw. der zweiten p-Typ-Verkleidungsschicht 143 zu der zweiten Aktivschicht 142 diffundieren.
  • [Zweite Topfschicht]
  • Die zweite Topfschicht 1421, die ein Beispiel der Topfschicht ist, ist zwischen zwei benachbarten zweiten Barriereschichten 1422 angeordnet. In diesem Beispiel ist jedoch die zweite Topfschicht 1421, die an unterster Stelle in der Figur angeordnet ist (an der Seite der zweiten n-Typ-Verkleidungsschicht 141), von der zweiten n-Typ-Verkleidungsschicht 141 und der zweiten Barriereschicht 1422 umgeben. In diesem Beispiel ist auch die zweite Topfschicht 1421, die sich an oberster Stelle in der Figur befindet (an der Seite der zweiten p-Typ-Verkleidungsschicht 143), von der zweiten p-Typ-Verkleidungsschicht 143 und der zweiten Barriereschicht 1422 umgeben. Dementsprechend ist in diesem Beispiel die Anzahl der zweiten Topfschichten 1421 um eins größer als die Anzahl der zweiten Barriereschichten 1422. Die zweite Topfschicht 1421 der beispielhaften Ausführungsform ist zusammengesetzt aus einem Verbindungshalbleiter (einem Gruppe III-V-Halbleiter), dessen Gitter mit der zweiten n-Typ-Deck- schicht 141 und der zweiten p-Typ-Verkleidungsschicht 143 übereinstimmt. Die zweite Topfschicht 1421 ist vorzugsweise zusammengesetzt aus (AlxGa1-x)yIn1-yAszP1-z (0 ≤ x ≤ 0,2, 0,7 ≤ y ≤ 1,0, 0,7 ≤ z ≤ 1,0). Die zweite Topfschicht 1421 ist auch vorzugsweise zusammengesetzt aus einem Direkt-Bandlückenverbindungs- halbleiter (Gruppe III-V-Halbleiter).
  • Die zweite Topfschicht 1421 weist vorzugsweise eine geringere Filmdicke auf als die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 und die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143. Zudem weist die zweite Topfschicht 1421 vorzugsweise eine geringere Bandlücke auf als die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 und die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143. Außerdem haben die zweite Topfschicht 1421 und die erste Topfschicht 1221 vorzugsweise eine gemeinsame Struktur.
  • {Zweite Barriereschicht}
  • Die zweite Barriereschicht 1422, die ein Beispiel der Barriereschicht ist, umgibt zusammen mit einer benachbarten zweiten Barriereschicht 1422 die zweite Topfschicht 1421. Die zweite Barriereschicht 1422 der beispielhaften Ausführungsform ist zusammengesetzt aus einem Verbindungshalbleiter (einem Gruppe III-V-Halbleiter), dessen Gitter mit der zweiten Topfstruktur 1421 übereinstimmt. Die zweite Barriereschicht 1422 ist vorzugsweise zusammengesetzt aus AlxGa1-xAszP1-z (0 ≤ x ≤ 0,3, 0,7 ≤ z ≤ 1,0). Die zweite Barriereschicht 1422 ist auch vorzugsweise zusammengesetzt aus einem Direkt-Bandlückenverbindungshalbleiter (Gruppe III-V-Halbleiter).
  • Die zweite Barriereschicht 1422 weist vorzugsweise eine geringere Filmdicke auf als die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 und die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143. Die zweite Barriereschicht 1422 weist auch vorzugsweise eine größere Filmdicke auf als die zweite Topfschicht 1421. Zudem weist die zweite Barriereschicht 1422 vorzugsweise eine geringere Bandlücke auf als die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 und die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143. Außerdem weist die zweite Barriereschicht 1422 vorzugsweise eine größere Bandlücke auf als die zweite Topfschicht 1421. Die zweite Barriereschicht 1422 und die erste Barriereschicht 1222 haben vorzugsweise eine gemeinsame Struktur.
  • [Zweite p-Typ-Verkleidungsschicht]
  • Die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143, die ein Beispiel der zweiten p-Typ-Schicht ist, führt Träger in die zweite Aktivschicht 142 ein und umschließt die Träger, zusammen mit der zweiten n-Typ-Verkleidungsschicht 141. Die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143 der beispielhaften Ausführungsform ist zusammengesetzt aus einem Verbindungshalbleiter (einem Gruppe III-V-Halbleiter), dessen Gitter mit der zweiten Topfschicht 1421 übereinstimmt.
  • Die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143 weist vorzugsweise dieselbe Filmdicke auf wie die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141. Die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143 weist auch vorzugsweise dieselbe Bandlücke auf wie die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141.
  • Außerdem ist die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143 vorzugsweise mit p-Typ-Verunreinigungen dotiert. p-Typ-Verunreinigungen sind vorzugsweise in einer Konzentration von 1 × 1017 cm-3 bis 5 × 1018 cm-3 enthalten, weil die Träger effizienter in die zweite Aktivschicht 142 mit einer Quantentopfstruktur eingeführt werden können, und weil die Lichtabsorption durch die Träger innerhalb der zweiten p-Typ-Verkleidungsschicht 143 verringert werden kann. Die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143 enthält vorzugsweise dieselben p-Typ-Verunreinigungen wie die erste p-Typ-Deck- schicht 123. Die Konzentration der p-Typ-Verunreinigungen in der zweiten p-Typ-Verkleidungsschicht 143 ist vorzugsweise geringer als die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der zweiten n-Typ-Verkleidungsschicht 141. Zudem weist die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143 vorzugsweise dieselbe Konzentration auf wie die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141, mit Ausnahme der darin enthaltenen Verunreinigungen.
  • (p-Typ-Kontaktschicht)
  • Die p-Typ-Kontaktschicht 15, in der Löcher Träger sind, ist eine Schicht zum Bereitstellen einer p-Elektrode (nicht gezeigt; ein positiver Elektrodenbereich 20; vergl. 5, die später beschrieben wird). Die p-Typ-Kontaktschicht 15 der beispielhaften Ausführungsform ist zusammengesetzt aus einem Verbindungshalbleiter (einem Gruppe III-V-Halbleiter), dessen Gitter mit der zweiten p-Typ-Verkleidungsschicht 143 übereinstimmt.
  • Die p-Typ-Kontaktschicht 15 weist vorzugsweise eine größere Filmdicke auf als die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143. Die p-Typ-Kontaktschicht 15 weist außerdem eine geringere Bandlücke auf als die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143.
  • Die p-Typ-Kontaktschicht 15 ist vorzugsweise mit p-Typ-Verunreinigungen dotiert. p-Typ-Verunreinigungen sind vorzugsweise in einer Konzentration von 5 × 1017 cm-3 bis 2 × 1019 cm-3 enthalten, weil eine Erhöhung des Widerstands verringert werden kann und eine Beeinträchtigung der Kristallinität weniger wahrscheinlich auftritt. Außerdem enthält die p-Typ-Kontaktschicht 15 vorzugsweise dieselben p-Typ-Verunreinigungen wie die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143. Zudem ist die Konzentration der p-Typ-Verunreinigungen der p-Typ-Kontaktschicht 15 vorzugsweise höher als die Konzentration der p-Typ-Verunreini- gungen in der zweiten p-Typ-Verkleidungsschicht 143.
  • < Struktur der Tunnelkontaktschicht >
  • 2 ist ein Diagramm, das eine Struktur um die Tunnelkontaktschicht 13 der 1 zeigt. In 2 stellt der obere Bereich die Schichtstruktur der Tunnelkontaktschicht 13 dar, der mittlere Bereich stellt das erste Beispiel einer Verteilung der Verunreinigungskonzentration (Dotierungsmittelkonzentration) in der Tunnelkontaktschicht 13 dar, und der untere Bereich stellt das zweite Beispiel der Verteilung der Verunreinigungskonzentration (Dotierungsmittelkonzentration) in der Tunnelkontaktschicht 13 dar.
  • [Beziehung der Dicken]
  • Der obere Bereich der Figur zeigt, dass die Dicke der Tunnelschicht 131 als die Tunnelschichtdicke ta angenommen wird, die Dicke der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht 132 als die Dicke tb der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht angenommen wird, und die Dicke der n-Typ-Tunnelschicht 133 als die n-Typ-Tunnelschichtdicke tc angenommen wird, und dass diese Dicken vorzugsweise die folgende Beziehung erfüllen: tb < ta, tb < tc.
  • [Beziehung der Verunreinigungskonzentration]
  • Der obere Bereich in der Figur zeigt, dass in der Tunnelkontaktschicht 13 die p-Typ-Verunreinigungen (in den Figuren durch (p) angegeben) zu der p-Typ-Tunnelschicht 131 gegeben werden, und n-Typ-Verunreinigungen (in der Figur durch (n) angegeben) zu der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht 132 und der n-Typ-Tunnelschicht 133 gegeben werden. Wie im mittleren und im unteren Bereich der Figur gezeigt wird, ist die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht 132 vorzugsweise höher als die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der n-Typ-Tunnelschicht 133. Wie in dem mittleren und unteren Bereichen der Figur ebenfalls gezeigt wird, ist die Konzentration der p-Typ-Verunreinigungen (Dotierungsmittelkonzentration) in der p-Typ-Tunnelschicht 131 vorzugsweise höher als die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen (Dotierungsmittelkonzentration) in der n-Typ-Tunnelschicht 133.
  • Wie in dem ersten Beispiel in dem mittleren Bereich der Figur gezeigt wird, kann die Konzentration der p-Typ-Verunreinigungen in der p-Tunnelschicht 131 im Wesentlichen gleichförmig in der Dickenrichtung sein, und die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der n-Typ-Tunnelschicht 133 kann im Wesentlichen gleichförmig in der Dickenrichtung sein. Wie in dem zweiten Beispiel in dem unteren Bereich der Figur gezeigt wird, kann alternativ dazu die Konzentration der p-Typ-Verunreinigungen in der p-Typ-Tunnelschicht 131 an der Grenze mit der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht 132 höher sein als an der Grenze mit der ersten p-Typ-Verkleidungsschicht 123, und die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der n-Typ-Tunnelschicht 133 kann an der Grenze mit der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht 132 höher sein als an der Grenze mit der zweiten n-Typ-Verkleidungsschicht 141.
  • Obwohl das zweite Beispiel in dem unteren Bereich der Figur zeigt, dass die Konzentration der p-Typ-Verunreinigungen in der p-Typ-Tunnelschicht 131 und die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der n-Typ-Tunnelschicht 133 sich in der Dickenrichtung linear verändern, kann sich die Konzentration auf andere Weise ändern. Beispielsweise kann sich die Konzentration geschwungen oder stufenweise ändern.
  • < Verfahren zum Herstellen des Halbleiterschicht-bildenden Substrats >
  • 3 ist ein Fließdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen des Halbleiterschicht-bildenden Substrats 1 der 1 veranschaulicht. Es ist anzumerken, dass das Halbleiterschicht-bildende Substrat der beispielhaften Ausführungsform erhalten wird, indem die Lichtemissionselementschicht 10 auf das Wachstumssubstrat 1a unter Einsatz eines metallorganischen chemischen Dampfabscheidungsverfahrens (MOCVD) gebildet wird. Das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterschicht-bildenden Substrats ist jedoch nicht darauf beschränkt; beispielsweise kann ein Molekularstrahlepitaxieverfahren (MBE) verwendet werden.
  • [n-Typ-Kontaktschicht-Bildungsverfahren]
  • Zuerst werden Materialgase von Elementen, welche die n-Typ-Kontaktschicht 11 bilden (ein Gruppe III-Element, Gruppe V-Element und ein Element, das die n-Typ-Verunreinigungen ausmacht), sowie ein Trägergas in eine Kammer gegeben, die das Wachstumssubstrat 1a enthält (Stufe 10). In Stufe 10 wird die n-Typ-Kontaktschicht 11 auf das Wachstumssubstrat 1a laminiert.
  • [Verfahren zum Bilden der ersten n-Typ-Verkleidungsschicht]
  • Dann werden unter kontinuierlicher Zugabe der Trägergase Materialgase der Elemente, die die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121 ausmachen (ein Gruppe III-Element, ein Gruppe V-Element und ein Element, das die n-Typ-Verunreinigungen darstellt), in die Kammer gegeben, die das Wachstumssubstrat 1a enthält, worauf die n-Typ-Kontaktschicht 11 laminiert worden ist (Stufe 20). In Stufe 20 wird die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121 auf die n-Typ-Kontaktschicht 11 laminiert.
  • [Verfahren zum Bilden der ersten Aktivschicht]
  • Dann werden unter kontinuierlicher Zugabe des Trägergases Materialgase der Elemente, die die ersten Topfschichten 1221 ausmachen (ein Gruppe III-Element und ein Gruppe V-Element), und Materialgase der Elemente, welche die ersten Barriereschichten 1222 ausmachen (ein Gruppe III-Element und ein Gruppe V-Element), abwechselnd in die Kammer gegeben, die das Wachstumssubstrat 1a enthält, worauf die Schichten bis zu der ersten n-Typ-Verkleidungsschicht 121 laminiert worden sind (Stufe 30). In Stufe 30 wird die erste Aktivschicht 122, die aus den abwechselnd laminierten ersten Topfschichten 1221 und den ersten Barriereschichten 1222 zusammengesetzt sind, auf der ersten n-Typ-Verkleidungsschicht 121 gebildet.
  • [Verfahren zum Bilden der ersten p-Typ-Verkleidungsschicht]
  • Unter kontinuierlicher Zuführung des Trägergases werden Materialgase der Elemente, welche die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123 ausmachen (ein Gruppe III-Element, ein Gruppe V-Element und ein Element, das die p-Typ-Verunreinigungen darstellt), in die Kammer gegeben, die das Wachstumssubstrat 1a enthält, worauf die Schichten bis zu der ersten Aktivschicht 122 laminiert worden sind (Stufe 40). In Stufe 40 wird die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123 auf die erste Aktivschicht 122 laminiert.
  • Durch das vorstehend beschriebene Verfahren wird die erste Lichtemissionsschicht 12 auf der n-Typ-Kontaktschicht 11 gebildet.
  • [Verfahren zum Bilden der p-Typ-Tunnelschicht]
  • Dann werden unter kontinuierlichem Zuführen des Trägergases Materialgase der Elemente, die die p-Typ-Tunnelschicht 131 ausmachen (ein Gruppe III-Element, ein Gruppe V-Element und Elemente, welche die p-Typ-Verunreinigungen darstellen), in die Kammer gegeben, die das Wachstumssubstrat 1a enthalten, worauf die Schichten bis zu der ersten p-Typ-Verkleidungsschicht 123 laminiert worden sind (Stufe 50). In Stufe 50 wird die p-Typ-Tunnelschicht 131 auf die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123 laminiert.
  • [Verfahren zum Bilden der n-Typ-Tunnelschicht]
  • Dann werden unter kontinuierlichem Zuführen des Trägergases die Materialgase der Elemente, welche die n-Typ-Tunnelschicht 133 ausmachen (ein Gruppe III-Element, ein Gruppe V-Element und ein Element, das die n-Typ-Verunreinigungen darstellt), in die Kammer eingeführt, welche das Wachstumssubstrat 1a enthält, worauf die Schichten bis zu der p-Typ-Tunnelschicht 131 laminiert worden sind (Stufe 60). In Stufe 60 wird die n-Typ-Tunnelschicht 133 auf die p-Typ-Tunnelschicht 131 laminiert.
  • Beim Übergang von Stufe 50 zu Stufe 60 wird in der beispielhaften Ausführungsform ein spezielles Verfahren zum Zuführen der Materialgase in die Kammer eingesetzt. Dieses Verfahren ermöglicht es, zwischen der p-Typ-Tunnelschicht 131 und der n-Typ-Tunnelschicht 133 die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 mit einer höheren Konzentration an n-Typ-Verunreinigungen als die n-Typ-Tunnelschicht 133 zu bilden. Einzelheiten zu diesem Verfahren werden später beschrieben.
  • Durch die vorstehend beschriebenen Verfahren wird die Tunnelkontaktschicht 13 auf der ersten Lichtemissionsschicht 12 gebildet.
  • [Verfahren zum Herstellen einer zweiten n-Typ-Verkleidungsschicht]
  • Dann wurden unter kontinuierlichem Zuführen von Trägergas Materialgase der Elemente, welche die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 ausmachen (ein Gruppe III-Element, ein Gruppe V-Element und ein Element, das die n-Typ-Verunreinigungen darstellt), in die Kammer eingeführt, welche das Wachstumssubstrat 1a enthält, worauf die Schichten bis zu der n-Typ-Tunnelschicht 133 laminiert worden sind (Stufe 70). In Stufe 70 wird die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 auf die n-Typ-Tunnelschicht 133 laminiert.
  • [Verfahren zum Bilden der zweiten Aktivschicht]
  • Danach wurden unter kontinuierlichem Zuführen des Trägergases Materialgase der Elemente, welche die zweiten Topfschichten 1421 ausmachen (ein Gruppe III-Element und ein Gruppe V-Element), und Materialgase von Elementen, welche die zweiten Barriereschichten 1422 ausmachen (ein Gruppe III-Element und ein Gruppe V-Element), abwechselnd in die Kammer eingespeist, welche das Wachstumssubtrat 1a enthält, worauf die Schichten bis zu der zweiten n-Typ-Verkleidungsschicht 141 laminiert worden sind (Stufe 80). In Stufe 80 wird die zweite Aktivschicht 142, die aus den abwechselnd laminierten zweiten Topfschichten 1421 und zweiten Barriereschichten 1422 zusammengesetzt ist, auf der zweiten n-Typ-Verkleidungsschicht 141 gebildet.
  • [Verfahren zum Herstellen der zweiten p-Typ-Verkleidungsschicht]
  • Dann wurden unter kontinuierlichem Zuführen des Trägergases Materialgase von Elementen, welche die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143 ausmachen (ein Gruppe III-Element, ein Gruppe V-Element und ein Element, das die p-Typ-Verunreinigungen darstellt), in die Kammer eingespeist, welche das Wachstumssubstrat 1a enthält, worauf die Schichten bis zu der zweiten Aktivschicht 142 laminiert worden sind (Stufe 90). In Stufe 90 wurde die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143 auf die zweite Aktivschicht 142 laminiert.
  • Durch die vorstehend beschriebenen Verfahren wird die zweite Lichtemissionsschicht 14 auf der Tunnelkontaktschicht 13 gebildet.
  • [Verfahren zum Herstellen der p-Kontaktschicht]
  • Schließlich wurden unter kontinuierlichem Zuführen des Trägergases Materialgase von Elementen, welche die p-Typ-Kontaktschicht 15 ausmachen (ein Gruppe III-Element, ein Gruppe V-Element und ein Element, das die p-Typ-Verunreinigungen darstellt), in die Kammer eingespeist, welche das Wachstumssubstrat 1a enthält, worauf die Schichten bis zu der zweiten p-Typ-Verkleidungsschicht 143 laminiert worden sind (Stufe 100). In Stufe 100 wurde die p-Typ-Kontaktschicht 15 auf die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143 laminiert.
  • Durch die vorstehend beschriebenen Verfahren wurde das Halbleiterschicht-bildende Substrat 1 erhalten, das aus der n-Typ-Kontaktschicht 11, der ersten Lichtemissionsschicht 12, der Tunnelkontaktschicht 13, der zweiten Lichtemissionsschicht 14 und der p-Kontaktschicht 15 besteht, die in dieser Reihenfolge auf dem Wachstumssubstrat 1a laminiert sind.
  • < Verfahren zum Herstellen der Tunnelkontaktschicht >
  • Nachfolgend wird das Verfahren zum Herstellen der Tunnelkontaktschicht 13, das ein Teil des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Herstellen des Halbleiter-bildenden Substrats 1 ist, eingehender beschrieben.
  • 4 ist ein Zeitablaufplan, der das Verfahren zum Herstellen der Tunnelkontaktschicht 13 veranschaulicht. In 4 stellt die horizontale Achse den Zeitverlauf dar (der in der Figur als „Wachstumszeit“ bezeichnet wird). 4 zeigt auch die Beziehung zwischen drei Verfahren (dem ersten bis zum dritten Verfahren), die bei der Herstellung der Tunnelkontaktschicht 13 durchgeführt werden, und der Materialgase, die in dem jeweiligen Verfahren in die Kammer eingespeist werden. Das erste Verfahren entspricht hier der Stufe 50 in 3, und das dritte Verfahren entspricht der Stufe 60 in 3.
  • Die hier angegebene Beschreibung bezieht sich auf ein Beispiel, bei dem p-Tunnelschicht 131 aus AlGaAs zusammengesetzt ist, die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 und die n-Typ-Tunnelschicht 133 aus GaInP zusammengesetzt ist, die p-Typ-Verunreinigungen C sind und die n-Typ-Verunreinigungen Te sind.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die Tunnelkontaktschicht 13 der beispielhaften Ausführungsform durch das MOCVD-Verfahren gebildet. Die Beschreibung beruht auf der Annahme, dass Wasserstoff (H2) ein Trägergas ist, Tetrabrommethan (CBr4) ein C-Materialgas ist, Trimethylgallium (TMG) ein Ga-Materialgas ist, Trimethylaluminium (TMAl) ein Al-Materialgas ist, Arsin (AsH3) ein As-Materialgas ist, Diethyltellur (DETe) ein Te-Materialgas ist, Trimethylindium (TMIn) ein In-Materialgas ist und Phosphin (PH3) ein P-Materialgas ist.
  • [Vor-Verfahren vor dem ersten Verfahren]
  • In den Vor-Verfahren vor dem ersten Verfahren, nämlich in den Stufen 10 bis 40 der 3, wird eine Temperatur (Substrattemperatur) des Wachstumssubstrats 1a innerhalb der Kammer auf die erste Wachstumstemperatur (beispielsweise etwa 650°C) festgelegt. Beim Beginn des ersten Verfahrens nach dem Beenden der Vor-Verfahren (insbesondere Stufe 40) wird die Substrattemperatur auf die zweite Wachstumstemperatur festgelegt, die um 100 bis 150°C (beispielsweise 500°C) niedriger ist als die erste Wachstumstemperatur. Die Substrattemperatur wird über die Gesamtheit der ersten bis dritten Verfahren bei der zweiten Wachstumstemperatur gehalten.
  • [Erstes Verfahren]
  • In dem ersten Verfahren werden ein Trägergas und die verschiedenen Materialgase für die p-Typ-Tunnelschicht 131 in die Kammer eingespeist. Die Materialgase sind die C-Materialgase (einschließlich einem Element, das die p-Typ-Verunreinigungen ausmacht; entspricht dem dritten Materialgas), das Ga-Materialgas (einschließlich einem Gruppe III-Element; entspricht dem ersten Materialgas), das Al-Materialgas (einschließlich einem Gruppe III-Element; entspricht dem ersten Materialgas) und das As-Materialgas (einschließlich einem Gruppe V-Element; entspricht dem zweiten Materialgas).
  • Das erste Verfahren wird während der ersten Periode T1 durchgeführt, die von der Startzeit t0 des ersten Verfahrens sich bis zur Endzeit t1 des ersten Verfahrens erstreckt.
  • [Zweites Verfahren]
  • In dem zweiten Verfahren nach dem ersten Verfahren wird das Einspeisen der verschiedenen Materialgase für die p-Typ-Tunnelschicht 131, welche in das erste Verfahren eingespeist worden sind, angehalten, und das Trägergas und das Te-Materialgas (einschließlich einem Element, das die n-Typ-Verunreinigungen ausmacht; entspricht dem vierten Materialgas) in die Kammer eingespeist.
  • Das zweite Verfahren wird während der zweiten Periode T2 durchgeführt, die sich von dem Endpunkt des ersten Verfahrens (der Startzeit des zweiten Verfahrens) t1 bis zu dem Endpunkt t2 des zweiten Verfahrens erstreckt. In der beispielhaften Ausführungsform ist die zweite Periode T2 vorzugsweise kürzer als die erste Periode T1.
  • [Drittes Verfahren]
  • In dem dritten Verfahren nach dem zweiten Verfahren werden das Materialgas und die verschiedenen Materialgase für die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 und die n-Typ-Tunnelschicht 133 in die Kammer eingespeist. Die Materialgase sind das Te-Materialgas (einschließlich einem Element, das die n-Typ-Verunreinigungen darstellt; entspricht dem vierten Materialgas), das Ga-Materialgas (einschließlich einem Gruppe III-Element; entspricht dem fünften Materialgas), das In-Materialgas (einschließlich einem Gruppe III-Element; entspricht dem fünften Materialgas) und das P-Materialgas (einschließlich einem Gruppe V-Element; entspricht dem sechsten Materialgas).
  • Das dritte Verfahren wird während der dritten Periode T3 durchgeführt, die sich von dem Endpunkt des zweiten Verfahrens (dem Startpunkt des dritten Verfahrens) t2 zu dem Endpunkt t3 des dritten Verfahrens erstreckt. In der beispielhaften Ausführungsform ist die dritte Periode T3 vorzugsweise länger als die zweite Periode T2.
  • [Nach-Verfahren nach dem dritten Verfahren]
  • In den Nach-Verfahren nach dem dritten Verfahren, nämlich in den Stufen 70 bis 100 der 3, wird die Temperatur (die Substrattemperatur) des Wachstumssubstrat 1a innerhalb der Kammer auf die erste Wachstumstemperatur (beispielsweise etwa 650°C) festgelegt. Entsprechend wird beim Beginn der Stufe 70 nach dem Beenden der dritten Stufe (speziell Stufe 60) die Substrattemperatur auf die erste Wachstumstemperatur (beispielsweise etwa 650°C) zurückgesetzt, die um 100 bis 150°C höher ist als die zweite Wachstumstemperatur.
  • In den ersten bis dritten Verfahren wird die Wachstumstemperatur niedriger gesetzt als in den Vor- und Nach-Verfahren (die Vor-Verfahren vor dem ersten Verfahren und die Nach-Verfahren nach dem dritten Verfahren). Dies wird durchgeführt, um die Tunnelkontaktschicht 13 mit einer größeren Menge an Verunreinigungen (p-Typ-Verunreinigungen oder n-Typ-Verunrei- nigungen) als die anderen Schichten zu dotieren.
  • < Struktur des Halbleiterlichtemissionselements >
  • 5 ist ein Diagramm, das die Querschnittstruktur eines Halbleiterlichtemissionselements 2, einschließlich der Lichtemissionselementschicht 10 veranschaulicht. Wie in 5 gezeigt wird, umfasst das Halbleiterlichtemissionselement 2 die Lichtemissionselementschicht 10, sie umfasst jedoch nicht das Wachstumssubstrat 1a, welches das Halbleiterschicht-bildende Substrat 1 zusammen mit der Lichtemissionselementschicht 10 bildet.
  • Das Halbleiterlichtemissionselement 2 umfasst: Die vorstehend genannte Lichtemissionselementschicht 10; den positiven Elektrodenanteil 20, der mit der p-Typ-Kontaktschicht 15 der Lichtemissionselementschicht 10 verbunden ist; und dem negativen Elektrodenbereich 30, der mit der n-Typ-Kontaktschicht 11 der Lichtemissionselementschicht 11 verbunden ist. Der positive Elektrodenanteil 20 funktioniert als eine p-Elektrode der ersten Lichtemissionsschicht 12 und der zweiten Lichtemissionsschicht 14 der Lichtemissionselementschicht 10. Andererseits funktioniert der negative Elektrodenbereich 30 als eine n-Elektrode der ersten Lichtemissionsschicht 12 und der zweiten Lichtemissionsschicht 14 der Lichtemissionselementschicht 10. Der positive Elektrodenbereich 20 funktioniert außerdem als Reflexionsfilm, durch den Licht, das von der ersten Lichtemissionsschicht 12 und der zweiten Lichtemissionsschicht 14 zu dem positiven Elektrodenanteil 20 emittiert wird, zu dem negativen Elektrodenanteil 30 hin reflektiert wird. Der positive Elektrodenanteil 20 wird fast auf der ganzen Oberfläche der unteren Seite (in der Figur) jedes Halbleiterlichtemissionselements 2 gebildet. Andererseits wird der negative Elektrodenanteil 30 in einer Inselform auf einen Teil der oberen Seite (in der Figur) jedes Halbleiterlichtemissionselements 2 gebildet.
  • [Positiver Elektrodenanteil]
  • Der positive Elektrodenanteil 20 umfasst: Eine p-Elektrodenschicht 21, die auf der p-Typ-Kontaktschicht 15 und der Lichtemissionselementschicht 10 laminiert ist; eine Reflexionsschicht 22, die auf der p-Elektrodenschicht 21 laminiert ist; und eine Diffusionsverhinderungsschicht 23, die auf der Reflexionsschicht 22 laminiert ist. Der positive Elektrodenanteil 20 umfasst außerdem: Eine Verbindungsschicht 24, die auf der Diffusionsverhinderungsschicht 23 laminiert ist; eine interne Elektrodenschicht 25, die auf der Verbindungsschicht 24 laminiert ist; ein Trägersubstrat 26, das auf der internen Elektrodenschicht 25 laminiert ist; und eine externe Elektrodenschicht 27, die auf den Trägersubstrat 26 laminiert ist und zur Außenseite exponiert ist.
  • [p-Elektrodenschicht]
  • Die p-Elektrodenschicht 21 dient dem Zuführen eines Stroms zu der ersten Lichtemissionsschicht 12 und der zweiten Lichtemissionsschicht 14 der Lichtemissionselementschicht 10 durch Diffundieren in einer Oberflächenrichtung. Die p-Elektrodenschicht 21 umfasst: Eine Lichttransmissionsschicht 211 mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern, welche in Dickenrichtung eindringen; und eine Vielzahl von säulenförmigen Elektrodenschichten 212, welche die jeweiligen durchgehenden Löcher füllen.
  • [Lichttransmissionsschicht]
  • Die Lichttransmissionsschicht 211 weist Isoliereigenschaften auf und transmittiert Licht, das von der ersten Lichtemissionsschicht 12 und der zweiten Lichtemissionsschicht 14 der Lichtemissionselementschicht 10 emittiert wird. Die Lichttransmissionsschicht 211 kann aus SiO2 oder dergleichen bestehen.
  • [Säulenförmige Elektrodenschicht]
  • Die säulenförmige Elektrodenschicht 212 weist eine Leitfähigkeit auf und erlaubt einen Ohm'schen Kontakt mit der p-Typ-Kontaktschicht 15 der Lichtemissionselementschicht 10. Die säulenförmige Elektrodenschicht 212 kann aus AuBe oder dergleichen bestehen.
  • (Reflexionsschicht)
  • Die Reflexionsschicht 22 weist Leitfähigkeit auf und reflektiert Licht, das von der ersten Lichtemissionsschicht 12 und der zweiten Lichtemissionsschicht 14 der Lichtemissionselementschicht 10 emittiert wird. Die Reflexionsschicht 22 kann aus einer AgPdCu(APC)-Legierung, einem Metall, wie Au, Cu, Ag, Al oder Pt, oder einer Legierung dieser Metalle oder dergleichen bestehen.
  • (Diffusionsverhinderungsschicht)
  • Die Diffusionsverhinderungsschicht 23 weist Leitfähigkeit auf und verhindert, dass Metalle, die in der Verbindungsschicht 24, dem Trägersubstrat 26 und dergleichen enthalten sind, zu der Seite der Reflexionsschicht 22 diffundieren und mit der Reflexionsschicht 22 reagieren. Die Diffusionsverhinderungsschicht 23 kann aus einem Metall, wie Ni, Ti, Pt, Cr, Ta, W oder Mo, bestehen. Alternativ dazu kann die Diffusionsverhinderungsschicht 23 gebildet werden, indem eine Vielzahl von Metallschichten von Metallen, die unter den vorstehend beschriebenen Metallen ausgewählt sind, laminiert wird.
  • (Verbindungsschicht)
  • Die Verbindungsschicht 24 weist Leitfähigkeit auf und verbindet die Diffusionsverhinderungsschicht 23, die über der Lichtemissionselementschicht 10 gebildet ist, und die interne Elektrodenschicht 25, die auf dem Trägersubstrat 26 gebildet ist. Die Verbindungsschicht 24 kann aus einem Au-basierten eutektischen Metall oder dergleichen bestehen, welches chemisch stabil ist und einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist. Beispiele des Au-basierten eutektischen Metalls umfassen AuGe, AuSn, AuSi und AuIn.
  • (Interne Elektrodenschicht)
  • Die interne Elektrodenschicht 25 weist Leitfähigkeit auf und verbindet die Verbindungsschicht 24 und das Trägersubstrat 26 elektrisch. Die interne Elektrodenschicht 25 kann aus einem Metallmaterial verschiedener Arten bestehen, oder sie kann durch Laminieren einer Vielzahl von Metallschichten gebildet werden.
  • (Trägersubstrat)
  • Das Trägersubstrat 26 weist Leitfähigkeit auf und trägt die Lichtemissionselementschicht physikalisch, welche erhalten wird, indem das Wachstumssubstrat 1a von dem Halbleiterschicht-bildenden Substrat 1 entfernt wird. In diesem Beispiel ist die Reflexionsschicht 22 zwischen der Lichtemissionselementschicht 10 (der ersten Lichtemissionsschicht 12 und derr zweiten Lichtemissionsschicht 14) und dem Trägersubstrat 26 angeordnet. Aus diesem Grund kann das Trägersubstrat 26 aus einem Material bestehen, das Licht absorbiert, welches von der ersten Lichtemissionsschicht 12 und der zweiten Lichtemissionsschicht 14 emittiert wird. Das Trägersubstrat 26 kann ein Ge-Wafer, ein Si-Wafer, ein GaAs-Wafer, eine GaP-Wafer oder dergleichen sein.
  • (Externe Elektrodenschicht)
  • Die externe Elektrodenschicht 27 weist Leitfähigkeit auf und ist mit der auf der Außenseite angeordneten Verdrahtung (nicht gezeigt) elektrisch verbunden. Die externe Elektrodenschicht 27 kann aus einem Metallmaterial verschiedener Arten bestehen, oder sie kann durch Laminieren einer Vielzahl von Metallschichten gebildet werden.
  • [Negativer Elektrodenanteil]
  • Der negative Elektrodenanteil 30 kann aus einem Metall verschiedener Arten bestehen, oder er kann durch Laminieren einer Vielzahl von Metallschichten gebildet werden.
  • < Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlichtemissionselements >
  • Das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlichtemissionselements 2 in 5 wird unter Bezugnahme auf ein spezifisches Beispiel beschrieben. 6 ist ein Fließdiagramm, welches das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterlichtemis-sionselements 2 veranschaulicht.
  • [Verfahren zum Herstellen eines positiven Elektrodenanteils]
  • Zuerst wird der positive Elektrodenanteil 20 auf der p-Typ-Kontaktschicht 15 des Halbleiterschicht-bildenden Substrats 1, welches das Wachstumssubstrat 1a und die Lichtemissionselement-schicht 10 umfasst, gebildet (Stufe 110). Das Verfahren zum Herstellen des positiven Elektrodenanteils der Stufe 110 umfasst eine Vielzahl von Verfahren (Stufen 111 bis 117 in diesem Beispiel), welche nachstehend erklärt werden.
  • (Verfahren zum Herstellen einer p-Elektrodenschicht)
  • In dem Verfahren zum Herstellen eines positiven Elektrodenanteils der Stufe 110 wird zuerst die p-Elektrodenschicht 21 auf der p-Typ-Kontaktschicht 15 der Lichtemissionselementschicht 10 gebildet (Stufe 111). In dem Verfahren zum Bilden der p-Elektrodenschicht der Stufe 111 wird die Lichttransmissionsschicht 211 zuerst gebildet (Stufe 111a), und dann werden die säulenförmigen Elektrodenschichten 212 gebildet (Stufe 111b) .
  • [Verfahren zum Herstellen der Lichttransmissionsschicht]
  • In dem Verfahren zum Herstellen der Lichttransmissionsschicht der Stufe 111a wird SiO2 auf der gesamten Oberfläche der p-Typ-Kontaktschicht 15 durch ein chemisches Abscheidungsverfahren (CVD) abgeschieden, und das SiO2 wird dann geätzt, um eine Vielzahl von durchgehenden Löchern in den Positionen zu bilden, in denen die jeweiligen säulenförmigen Elektrodenschichten 212 gebildet werden sollen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Dicke des SiO2 auf etwa 0,3 µm festgelegt. Die Lichttransmissionsschicht 211aus SiO2 wird so erhalten.
  • [Verfahren zum Herstellen der säulenförmigen Elektrodenschicht]
  • In dem Verfahren zum Herstellen der säulenförmigen Elektrodenschicht der Stufe 111b wird AuBe in jedes der durchgehenden Löcher in der Lichttransmissionsschicht 211 durch Dampfabscheidung gefüllt, wobei eine Vielzahl von säulenförmigen Elektrodenschichten 212 gebildet wird. Die Dicke des AuBe ist gleich der Dicke der Lichttransmissionsschicht 211. Die p-Elektrodenschicht 21, welche die Lichttransmissionsschicht 211 und die Vielzahl der säulenförmigen Elektrodenschichten 212 umfasst, wird so erhalten.
  • (Verfahren zum Herstellen der Reflexionsschicht)
  • Dann wird Au auf der p-Elektrodenschicht 21 durch Dampfabscheidung abgeschieden, wobei die Reflexionsschicht 22 gebildet wird (Stufe 112). Die Dicke der Reflexionsschicht 22 wird auf etwa 0,7 µm festgelegt.
  • (Verfahren zum Herstellen der Diffusionsverhinderungsschicht)
  • Dann werden Pt und Ti in dieser Reihenfolge auf der Reflexionsschicht 22 durch Dampfabscheidung abgeschieden, wobei die Diffusionsverhinderungsschicht 22 mit einer Laminatstruktur einer Pt-Schicht und einer Ti-Schicht gebildet wird (Stufe 113). Die Dicke der Diffusionsverhinderungsschicht 23 wird auf etwa 0,5 µm festgelegt.
  • (Verfahren zum Herstellen der Verbindungsschicht)
  • Dann wird AuGe auf der Diffusionsverhinderungsschicht 23 durch Dampfabscheidung abgeschieden, wobei die Verbindungsschicht 24 gebildet wird (Stufe 114). Die Dicke der Verbindungsschicht 24 wird auf etwa 1,0 µm festgelegt. Zu diesem Zeitpunkt werden die p-Elektrodenschicht 21, die Reflexionsschicht 22, die Diffusionsverhinderungsschicht 23 und die Verbindungsschicht 24 auf die p-Typ-Kontaktschicht 15 der Lichtemissionselementschicht 10 des Halbleiterschicht-bildenden Substrats 1, welches das Wachstumssubstrat 1a enthält, laminiert. Danach wird die Struktur, die durch Laminieren der p-Elektrodenschicht 21, der Reflexionsschicht 22, der Diffusionsverhinderungsschicht 23 und der Verbindungsschicht 24 auf das Halbleiterschicht-bildende Substrat 1 erhalten wird, als der „erste laminierte Körper“ bezeichnet.
  • (Verfahren zum Herstellen einer internen Elektrodenschicht)
  • Neben dem vorstehend genannten ersten laminierten Körper wird ein Trägersubstrat 26 aus einem Ge-Wafer hergestellt. Pt und Au werden in dieser Reihenfolge auf einer Oberfläche (Vorderoberfläche) des Trägersubstrats 26 durch Dampfabscheidung abgeschieden, wobei die interne Elektrodenschicht 25 mit einer Laminatstruktur aus einer Pt-Schicht und einer Au-Schicht gebildet wird (Stufe 115). Die Dicken der Pt-Schicht und der Au-Schicht der internen Elektrodenschicht 25 werden auf etwa 0,1 µm bzw. etwa 0,5 µm festgelegt.
  • (Verfahren zur Herstellung einer externen Elektrodenschicht)
  • Dann wurden Pt und Au in dieser Reihenfolge auf die andere Oberfläche (Rückoberfläche) des Trägersubstrats 26 durch Dampfabscheidung abgeschieden, wobei die externe Elektrodenschicht 27 mit einer Laminatstruktur aus einer Pt-Schicht und einer Au-Schicht gebildet wurde (Stufe 116). Die Dicken der Pt-Schicht und der Au-Schicht der externen Elektrodenschicht 27 werden auf etwa 0,1 µm bzw. etwa 0,5 µm festgelegt. Zu diesem Zeitpunkt werden die interne Elektrodenschicht 25 und die externe Elektrodenschicht 27 auf die Vorderoberfläche bzw. die Rückoberfläche des Trägersubstrats 26 laminiert. Im Folgenden wird die Struktur, die durch Laminieren der internen Elektrodenschicht 25 und der externen Elektrodenschicht 27 auf das Trägersubstrat 26 gebildet wird, als „zweiter laminierter Körper“ bezeichnet.
  • (Verbindungsverfahren)
  • Die Verbindungsschicht 24 des ersten laminierten Körpers und die interne Elektrodenschicht 25 des zweiten laminierten Körpers werden Fläche an Fläche miteinander kontaktiert. In diesem Zustand werden der erste laminierte Körper und der zweite laminierte Körper erhitzt und unter Druck gesetzt, um miteinander verbunden zu werden (Stufe 117). Die Heiztemperatur wird auf etwa 400°C festgelegt, und der ausgeübte Druck wird auf etwa 500 kgf festgelegt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Halbleiterschicht-bildende Substrat 1, welches das Wachstumssubstrat 1a und die Lichtemissionselementschicht 10 enthält, und der positive Elektrodenanteil 20 laminiert. Im Folgenden wird die Struktur, die durch Bilden des Halbleiterschicht-bildenden Substrats 1 und des positiven Elektrodenanteils 20 gebildet wird, als „dritter laminierter Körper“ bezeichnet.
  • Somit wird das Verfahren zum Herstellen des positiven Elektrodenanteils der Stufe 110 abgeschlossen.
  • [Verfahren zum Entfernen des Wachstumssubstrats]
  • Danach wird der dritte laminierte Körper nass-geätzt, um das Wachstumssubstrat 1a und die Lichtemissionselementschicht 10 des Halbleiterschicht-bildenden Substrats zu trennen, wobei das Wachstumssubstrat 1a von dem dritten laminierten Körper entfernt wird (Stufe 120). Zu diesem Zeitpunkt werden die Lichtemissionselementschicht 10 und der positive Elektrodenanteil 20 mit der n-Typ-Kontaktschicht 11 der Lichtemissionselementschicht 10, die zur Außenseite hin exponiert ist, laminiert. Im Folgenden wird die Struktur, die durch Laminieren der Lichtemissionselementschicht 10 und des positiven Elektrodenanteils 20 gebildet wird, als „vierter laminierter Körper“ bezeichnet.
  • [Verfahren zum Herstellen eines negativen Elektroden-anteils]
  • Im Folgenden werden eine Vielzahl von negativen Elektrodenanteilen 30 auf der n-Typ-Kontaktschicht 11 der Lichtemissionselementschicht 10 in dem vierten laminierten Körper gebildet (Stufe 130). In diesem Beispiel werden eine AuGe-Ni-Legierung, Ti und Au in dieser Reihenfolge auf die n-Typ-Kontaktschicht 11 laminiert. Dies bildet den negativen Elek-trodenanteil 30, der in dieser Reihenfolge aus einer AuGe-Ni-Legierungsschicht, einer Ti-Schicht und einer Au-Schicht besteht. Die Dicken der AuGe-Ni-Legierungsschicht, der Ti-Schicht und der Au-Schicht des negativen Elektrodenanteils 30 werden auf etwa 0,5 µm bzw. etwa 0,2 µm bzw. etwa 1,0 µm festgelegt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Vielzahl von negativen Elektrodenanteilen 30 in einer Matrix auf der Oberfläche der n-Typ-Kontaktschicht 11 der Lichtemissionselementschicht 10 angeordnet, die eine der Oberflächen des vierten laminierten Körpers ist, der aus der Lichtemissionselementschicht 10 und dem positiven Elektrodenanteil 20 besteht. Im Folgenden wird die Struktur, die durch Laminieren des positiven Elektrodenanteils 20 und der Vielzahl von negativen Elektrodenanteilen 30 auf die Lichtemissionselementschicht 10 gebildet wird, als „fünfter laminierter Körper“ bezeichnet.
  • [Teilungsverfahren]
  • Schließlich wird der fünfte laminierte Körper nass-geätzt und mit einem Laser bestrahlt, so dass der fünfte laminierte Körper in eine Vielzahl von Halbleiterlichtemissionselementen 2 geteilt wird (Stufe 140). Das Teilungsverfahren der Stufe 140 wird so durchgeführt, dass jedes einzelne Lichtemissionselement 2 einen negativen Elektrodenanteil 30 umfasst.
  • Durch die vorstehend beschriebenen Verfahren werden Halbleiterlichtemissionselemente 2 erhalten, die jeweils eine Lichtemissionselementschicht 10, den positiven Elektrodenanteil 20 und den negativen Elektrodenanteil 30 enthalten.
  • < Lichtemissionsvorgang des Halbleiterlichtemissionselements >
  • Im Folgenden wird der Lichtemissionsvorgang des Halbleiterlichtemissionselements 2, das auf diese Weise erhalten wird, erklärt.
  • Als Antwort auf die Vorwärtsspannung, die auf den positiven Elektrodenanteil 20 und den negativen Elektrodenanteil 30 des Halbleiterlichtemissionselements 2 angelegt wird, fließt Strom (ein Vorwärtsstrom) durch die Lichtemissionselementschicht 10 in einer Richtung von der p-Typ-Kontaktschicht 15 zu der n-Typ-Kontaktschicht 11. In der beispielhaften Ausführungsform werden die erste Lichtemissionsschicht 12 und die zweite Lichtemissionsschicht 14 über die Tunnelkontaktschicht 13 verbunden, wodurch der Fluss des Vorwärtsstroms weniger unterbrochen wird.
  • Als Antwort auf den Vorwärtsstrom, der durch die erste Lichtemissionsschicht 12 und die zweite Lichtemissionsschicht 14 fließt, emittieren die erste Lichtemissionsschicht 12 und die zweite Lichtemissionsschicht 14 jeweils Licht derselben Wellenlänge. Das von der ersten Lichtemissionsschicht 12 emittierte Licht wird hauptsächlich zur Seite der n-Typ-Kontaktschicht 11 (die Oberseite in 5) und zur Seite der Tunnelkontaktschicht 13 (die untere Seite in 5) gerichtet. Andererseits wird das von der zweiten Lichtemissionsschicht 14 emittierte Licht hauptsächlich zur Seite der Tunnelkontaktschicht 13 (die obere Seite in 5) und zur Seite der p-Typ-Kontaktschicht 15 (die untere Seite in 5) gerichtet.
  • Das von der ersten Lichtemissionsschicht 12 und der zweiten Lichtemissionsschicht 14 zu der Oberseite in 5 hin emittierte Licht wird hier über die n-Typ-Kontaktschicht 11 zur Außenseite ausgestrahlt (vergleiche den Pfeil in der Figur). Andererseits wird das von der ersten Lichtemissionsschicht 12 und der zweiten Lichtemissionsschicht 14 zu der Unterseite in 5 hin emittierte Licht durch die Reflexionsschicht 22 reflektiert und bewegt sich zu der Seite der n-Typ-Kontaktschicht 11 (die Oberseite in 5).
  • Das von der ersten Lichtemissionsschicht 12 und der zweiten Lichtemissionsschicht 14 emittierte Licht fließt durch die Tunnelkontaktschicht 13 in die Lichtemissionselementschicht 10. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist die n-Typ-Tunnelschicht 133 der Tunnelkontaktschicht 13 aus einem P enthaltenden Gruppe III-V-Halbleiter zusammengesetzt (einem Phosphid). Dadurch wird es ermöglicht, dass die Bandlücke der n-Typ-Tunnelschicht 133 höher ist als in einer Ausführungsform, die aus einem As enthaltenden Gruppe III-V-Halbleiter (einem Arsenid) zusammengesetzt ist. Im Ergebnis wird das von der ersten Nicht-Emissionschicht 12 und der zweiten Nicht-Emissionsschicht 14 emittierte Licht durch die n-Typ-Tunnelschicht 133 weniger absorbiert, wodurch der Emissionsausstoß der Lichtemissionselementschicht 10 und schließlich des Halbleiterlichtemissionselements 2 erhöht werden kann.
  • Außerdem ist in dieser beispielhaften Ausführungsform die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 an der Grenze zwischen der p-Tunnelschicht 131 und der n-Typ-Tunnelschicht 133 der Tunnelkontaktschicht 13 angeordnet. Dies verringert den Widerstand der Tunnelkontaktschicht 13 durch eine Vermehrung der Träger, wodurch eine Erhöhung der Vorwärtsspannung in dem Halbleiterlichtemissionselement 2 verhindert wird.
  • Außerdem wird in dieser beispielhaften Ausführungsform die Lichtemissionselementschicht 10 bei einer Wachstumstemperatur von 650 bis 700°C für die erste Lichtemissionsschicht 12 und die zweite Lichtemissionsschicht 14 sowie bei einer Wachstumstemperatur, die um 100 bis 150°C niedriger als die vorstehend genannte Temperatur ist, für die Tunnelkontaktschicht 13 hergestellt. Wenn beispielsweise GaInP unter Einsatz eines MOCVD-Verfahrens gebildet wird, erreicht die PL-Peakenergie (die etwa der Bandlücke entspricht) von GaInP bei der Wachstumstemperatur von 650°C ein Minimum, und sie wird bei unter oder über 650°C größer. Wenn die Tunnelkontaktschicht 13 bei der Wachstumstemperatur von unter 650°C gebildet wird, wird daher davon ausgegangen, dass die Transparenz der Tunnelkontaktschicht 13 für Licht, das von der ersten Lichtemissionsschicht 12 und der zweiten Lichtemissionsschicht 14 emittiert wird, erhöht ist.
  • < Sonstiges >
  • Obwohl die beispielhafte Ausführungsform unter Einsatz des Beispiels erklärt wurde, bei dem die zwei Lichtemissionsschichten (die erste Lichtemissionsschicht 12 und die zweite Lichtemissionsschicht 14) über die einzige Tunnelkontaktschicht 13 verbunden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Struktur beschränkt. Es können beispielsweise mehr als zwei Lichtemissionsschichten und mehr als eine Tunnelkontaktschicht 13 abwechselnd verbunden werden.
  • Obwohl in der beispielhaften Ausführungsform die erste Aktivschicht 122 der ersten Lichtemissionsschicht 12 und die zweite Aktivschicht 142 der zweiten Lichtemissionsschicht 14 jeweils eine sogenannte Multiquantentopfstruktur aufweisen, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Struktur beschränkt. Diese aktiven Schichten können eine sogenannte Einquantentopfstruktur aufweisen, oder sie können eine einfache doppelte Heterokontaktstruktur aufweisen.
  • Obwohl die beispielhafte Ausführungsform unter Einsatz des Beispiels erklärt wurde, bei dem das Halbleiterlichtemissionselement 2, welches die Lichtemissionselementschicht 10 umfasst, mit der Reflexionsschicht 22 versehen ist, kann die Struktur des Halbleiterlichtemissionselements 2 in geeigneter Weise verändert werden.
  • Obwohl in der beispielhaften Ausführungsform die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 zwischen der p-Typ-Tunnelschicht 131 und der n-Typ-Tunnelschicht 133 der Tunnelkontaktschicht 13 angeordnet ist, ist die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 nicht wesentlich. Das heißt, dass die Tunnelkontaktschicht 13 aus der p-Tunnelschicht 131 und der n-Tunnelschicht 133, die direkt aufeinander laminiert sind, zusammengesetzt sein kann.
  • [Beispiele]
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele eingehender beschrieben. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehenden Beispiele beschränkt ist, solange der Kern der vorliegenden Erfindung erhalten wird.
  • Die Erfinder haben Halbleiterschicht-bildende Substrate 1 hergestellt, die jeweils eine Tunnelkontaktschicht 13 einer unterschiedlichen Zusammensetzung aufweisen. Die Erfinder haben dann verschiedene Eigenschaften der Halbleiterlichtemissionselemente 2, die von den jeweiligen Halbleiterschicht-bildenden Substraten 1 erhalten wurden, untersucht.
  • Tabelle 1 zeigt die Bedingungen der Herstellung des Halbleiterschicht-bildenden Substrats 1 des Beispiels 1. Tabelle 2 zeigt die Beziehung zwischen den Tunnelkontaktschichten der Halbleiterschicht-bildenden Substrate 1 der Beispiele 1 bis 3 und des Vergleichsbeispiels.
  • Figure DE102018112228A1_0001
    [Tabelle 2]
    MATERIAL DER p-TYP-TUNNELSCHICHT 131 MATERIAL DER n-TYP-TUNNELSCHICHT 133 MIT n-TYP-VERUNREINIGUNGEN HOCH DOTIERTE SCHICHT 132 VERUNREINIGUNGSKONZENTRATION IN DER p-TYP-TUNNELSCHICHT 131 & DER n-TYP-TUNNELSCHICHT 133
    BEISPIEL 1 AlGaAs GaInP JA KONSTANT
    BEISPIEL 2 AlGaAs GaInP JA GENEIGT
    BEISPIEL 3 AlGaAs GaInP NEIN KONSTANT
    VERGLEICHS-BEISPIEL AlGaAs AlGaAs JA KONSTANT
  • < Halbleiterschicht-bildendes Substrat des Beispiels 1 >
  • Im Folgenden wird das Halbleiterschicht-bildendes Substrat 1 des Beispiels 1 unter Bezugnahme auf Tabelle 1 erläutert.
  • [Wachstumssubstrat]
  • Als das Wachstumssubstrat la wurde ein Wafer eines GaAs- Einkristalls, der mit einem Si-Dotierungsmittel als n-Typ-Verunreinigung versehen war, eingesetzt. Die Trägerkonzentration in dem Wafer war 1,0 × 1018 (/cm3) (in der Tabelle 1 als „1,0E+18“ beschrieben; wobei im Folgenden dasselbe gilt). Die Trägerkonzentration in dem Wachstumssubstrat 1a wird vorzugsweise aus dem Bereich von 5,0 × 1017 (/cm3) bis 2,0 × 1018 (/cm3) ausgewählt. Die Dicke des Wachstumssubstrat 1a wurde auf 350 (µm) festgelegt, und der Neigungswinkel der Kristallwachstumsebene des Wachstumssubstrats 1a wurde auf 15° festgelegt.
  • [Lichtemissionselementschicht]
  • Die Lichtemissionselementschicht 10 wurde wie folgt ausgestaltet. Die Emissionswellenlänge (als ein Gestaltungswert) der Lichtemissionselementschicht 10 (genauer gesagt, der ersten Lichtemissionsschicht 12 und der zweiten Lichtemissionsschicht 14) wurde auf 810 nm festgelegt.
  • (n-Typ-Kontaktschicht)
  • Als die n-Typ-Kontaktschicht 11 wurde AlGaAs eingesetzt. Die n-Typ-Kontaktschicht 11 wurde mit einem Te-Dotierungsmittel als n-Typ-Verunreinigung bei einer Konzentration von 5,0 × 1017 (/cm3) versetzt. Die Dicke der n-Typ-Kontaktschicht 11 wurde auf 5,00 (µm) festgelegt.
  • (Erste Lichtemissionsschicht)
  • Die erste Lichtemissionsschicht 12 wurde wie folgt ausgestaltet.
  • [Erste n-Typ-Verkleidungsschicht]
  • Als die erste n-Typ-Verkleidungsschicht 121 wurde AlGaAs eingesetzt. Die erste n-Typ-Verkleidungsschickt 121 wurde mit einem Te-Dotierungsmittel als n-Typ-Verunreinigung in einer Konzentration von 1,0 × 1018 (/cm3) versetzt. Die Dicke der ersten n-Typ-Verkleidungsschicht 121 wurde auf 0,20 (µm) festgelegt.
  • [Erste Aktivschicht]
  • Die erste Aktivschicht 122 wurde wie folgt ausgestaltet. Es ist zu beachten, dass achtzehn erste Topfschichten 1221 und siebzehn erste Barriereschichten 1222 gebildet wurden.
  • {Erste Topfschicht}
  • Als die ersten Topfschichten 1221 wurde AlGaInAsP eingesetzt. Die ersten Topfschichten 1221 wurden nicht mit einem Dotierungsmittel versetzt (d.h., sie waren undotiert; in der Tabelle 1 als „UN“ beschrieben. Dasselbe gilt im Folgenden). Die Dicke einer ersten Topfschicht 1221 wurde auf 0,0033 (µm) festgelegt. Entsprechend war die Gesamtdicke aller (achtzehn) ersten Topfschichten 1221 0,0594 (µm).
  • {Erste Barriereschicht}
  • Als die ersten Barriereschichten 1222 wurde AlGaAsP eingesetzt. Die ersten Barriereschichten 1222 wurden nicht mit einem Dotierungsmittel versetzt (d.h., sie waren undotiert). Die Dicke der ersten Barriereschicht 1222 wurde auf 0,007 (µm) festgelegt. Dementsprechend war die Gesamtdicke aller (siebzehn) ersten Barriereschichten 1222 0,119 (µm).
  • [Erste p-Typ-Verkleidungsschicht]
  • Als die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123 wurde Al0,45Ga0,55As eingesetzt (in der Tabelle 1 als „Al0,45Ga0,55As“ bezeichnet; dasselbe gilt im Folgenden). Die erste p-Typ-Verkleidungsschicht 123 wurde mit einem C-Dotierungsmittel als p-Typ-Verunreinigung in einer Konzentration von 8,0 × 1017(/cm3) versetzt. Die Dicke der ersten p-Typ-Verkleidungsschicht 123 wurde auf 0,20 (µm) festgelegt.
  • (Tunnelkontaktschicht)
  • Die Tunnelkontaktschicht 13 wurde wie folgt ausgestaltet.
  • [p-Typ-Tunnelschicht]
  • Als die p-Typ-Tunnelschicht 131 wurde Al0,25Ga0,75As eingesetzt. Die p-Typ-Tunnelschicht 131 wurde mit einem C-Dotierungsmittel als p-Typ-Verunreinigung in einer Konzentration von 4,0 × 1019 (/cm3) versetzt. Die Dicke der p-Typ-Tunnelschicht 131 wurde auf 0,020 (µm) festgelegt.
  • [n-Typ-Tunnelschicht]
  • Als die n-Typ-Tunnelschicht 133 wurde Ga0,51In0,49P eingesetzt. Die n-Typ-Tunnelschicht 133 wurde mit einem Te-Dotierungsmittel als n-Typ-Verunreinigung in einer Konzentration von 2,5 × 1019 (/cm3) versetzt. Die Dicke der n-Typ-Tunnelschicht 133 wurde auf 0,015 (µm) festgelegt.
  • [Mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht]
  • In dem Beispiel 1 wurde die Tunnelkontaktschicht 13 nach dem in 4 gezeigten Verfahren hergestellt. Dadurch ist die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132, die eine größere Menge an Te als n-Typ-Verunreinigungen als die n-Typ-Tunnelschicht 133 aufweist, zwischen der p-Typ-Tunnelschicht 131 und der n-Typ-Tunnelschicht 133 vorhanden (wobei Einzelheiten später beschrieben werden), obwohl dies in Tabelle 1 nicht gezeigt ist.
  • (Zweite Lichtemissionsschicht)
  • Die zweite Lichtemissionsschicht 14 wurde wie folgt ausgestaltet. Es ist zu beachten, dass jede Schicht in der zweiten Lichtemissionsschicht 14 so ausgestaltet war, dass sie eine Struktur aufwies, die jeder jeweiligen Schicht in der ersten Lichtemissionsschicht 12 gemeinsam war.
  • [Zweite n-Typ-Verkleidungsschicht]
  • Als die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 wurde Al0,45Ga0,55As eingesetzt. Die zweite n-Typ-Verkleidungsschicht 141 wurde mit einem Te-Dotierungsmittel als n-Typ-Verunreinigung in einer Konzentration von 1,0 × 1018 (/cm3) versetzt. Die Dicke der zweiten n-Typ-Verkleidungsschicht 141 wurde auf 0,20 (µm) festgelegt.
  • [Zweite Aktivschicht]
  • Die zweite Aktivschicht 142 wurde wie folgt ausgestaltet. Es ist zu beachten, dass achtzehn zweite Topfschichten 1421 und siebzehn zweite Barriereschichten 1422 gebildet wurden.
  • {Zweite Topfschicht}
  • Als die zweiten Topfschichten 1421 wurde AlGaInAsP eingesetzt. Die zweiten Topfschichten 1421 wurden nicht mit einem Dotierungsmittel versetzt (d.h., sie waren undotiert). Die Dicke einer zweiten Topfschicht 1421 wurde auf 0,0033 (µm) festgelegt. Dementsprechend war die Gesamtdicke aller (achtzehn) zweiten Topfschichten 1421 0,0594 (µm).
  • {Zweite Barriereschicht}
  • Als die zweiten Barriereschichten 1422 wurde AlGaAsP eingesetzt. Die zweiten Barriereschichten 1422 wurden nicht mit einem Dotierungsmittel versetzt (d.h., sie waren undotiert). Die Dicke einer zweiten Barriereschicht 1422 wurde auf 0,007 (µm) festgelegt. Dementsprechend war die Gesamtdicke aller (siebzehn) zweiten Barriereschichten 1422 0,119 (µm).
  • [Zweite p-Typ-Verkleidungsschicht]
  • Als die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143 wurde AlGaAs eingesetzt. Die zweite p-Typ-Verkleidungsschicht 143 wurde mit einem C-Dotierungsmittel als p-Typ-Verunreinigung in einer Konzentration von 8,0 × 1017 (/cm3) versetzt. Die Dicke der zweiten p-Typ-Verkleidungsschicht 143 wurde auf 0,20 (µm) festgelegt.
  • (p-Typ-Kontaktschicht)
  • Als die p-Typ-Kontaktschicht 15 wurde AlGaAs eingesetzt. Die p-Typ-Kontaktschicht 15 wurde mit einem C-Dotierungs- mittel als p-Typ-Verunreinigung mit einer Konzentration 3.0 × 1018 (/cm3) versetzt. Die Dicke der p-Typ-Kontaktschicht 15 war 3,50 (µm).
  • < Beziehung zwischen den Halbleiterschicht-bildenden Substraten der Beispiele und des Vergleichsbeispiels >
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Tabelle 2 die Beziehung zwischen den Tunnelkontaktschichten 13 der Halbleiterschicht-bildende Substrate 1 der Beispiele (Beispiele 1 bis 3) und des Vergleichsbeispiels erklärt. Tabelle 2 zeigt die Materialien der p-Typ-Tunnelschicht 131, die Materialien der n-Typ-Tunnelschicht 133, das Vorhandensein oder das Fehlen der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht 132 sowie die Verteilung der Verunreinigungskonzentration in der p-Typ-Tunnelschicht 131 und in der n-Typ-Tunnelschicht 133.
  • Zunächst werden die Materialien der p-Typ-Tunnelschicht 131 erläutert. In den Beispielen 1 bis 3 und in dem Vergleichsbeispiel besteht die p-Typ-Tunnelschicht 131 aus AlGaAs.
  • Dann werden die Materialien der n-Typ-Tunnelschicht 133 erläutert. In den Beispielen 1 bis 3 besteht die n-Typ-Tunnelschicht 133 aus GaInP. Andererseits besteht die n-Typ-Tunnelschicht 133 in dem Vergleichsbeispiel aus AlGaAs.
  • Dann wird das Vorhandensein oder Fehlen der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht 132 erläutert. In den Beispielen 1, 2 und in dem Vergleichsbeispiel wird die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 angeordnet (in der Tabelle 2 als „Ja“ beschrieben). Andererseits ist die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 in Beispiel 3 nicht angeordnet (in der Tabelle 2 als „Nein“ beschrieben).
  • Schließlich wird die Verteilung der Verunreinigungskonzentration in der p-Typ-Tunnelschicht 131 und der n-Typ-Tunnelschicht 133 erläutert. In den Beispielen 1, 3 und in dem Vergleichsbeispiel wird in der p-Typ-Tunnelschicht 131 und der n-Typ-Tunnelschicht 133 eine konstante Verunreinigungskonzentration erzeugt (vergleiche den mittleren Bereich (das erste Beispiel) in 2). Andererseits ist in dem Beispiel 2 die Verunreinigungskonzentration in der p-Typ-Tunnelschicht 131 und in der n-Typ-Tunnelschicht 133 geneigt (vergleiche den unteren Bereich (das zweite Beispiel) in 2).
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, unterscheidet sich das Material der n-Typ-Tunnelschicht 133 des Beispiels 1 von dem Material des Vergleichsbeispiels. Außerdem unterscheidet sich die Verteilung der Verunreinigungskonzentration in der p-Typ-Tunnelschicht 131 und der n-Typ-Tunnelschicht 133 des Beispiels 1 von der des Beispiels 2. Außerdem ist in Beispiel 1 die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 enthalten, während die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 in Beispiel 3 nicht enthalten ist.
  • < Halbleiterlichtemissionselement >
  • Unter Verwendung der Halbleiterschicht-bildenden Substrate 1 der Beispiele 1 bis 3 und des Vergleichsbeispiels als ein Ausgangsmaterial wurde das Halbleiterlichtemissionselement 2 unter Einsatz des in 6 gezeigten Verfahrens hergestellt. Das so erhaltene Halbleiterlichtemissionselement 2 wurde verschiedenen Untersuchungen unterzogen.
  • < Unterschied aufgrund des Materials, das die n-Typ-Tunnelschicht bildet >
  • 7 zeigt die Beziehung zwischen dem Vorwärtsstrom IF und dem Lichtemissionsausstoß Po der Halbleiterlichtemissionselemente 2 des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels. In 7 gibt die horizontale Achse den Vorwärtsstrom IF (mA) an, und die vertikale Achse gibt den Lichtemissionsausstoß Po (mW) an.
  • 7 zeigt, dass der Lichtemissionsausstoß Po des Halbleiterlichtemissionselements 2 des Beispiels 1 um etwa 10% im Vergleich zu dem Halbleiterlichtemissionselement 2 des Vergleichsbeispiels verbessert ist. Es ist zu beachten, dass der Lichtemissionsausstoß Po der Halbleiterlichtemissionselemente 2 der Beispiele 2 und 3 im Vergleich zu dem Halbleiterlichtemissionselement 2 des Vergleichsbeispiels ebenfalls verbessert ist, obwohl dies in der Figur nicht gezeigt ist.
  • Aus dem vorstehend Genannten geht hervor, dass der Lichtemissionsausstoß Po verbessert werden kann, indem die n-Typ-Tunnelschicht 133 der Tunnelkontaktschicht 13 aus einem Phosphid (GaInP) anstelle eines Arsenids (AlGaAs) zusammengesetzt wird.
  • < Unterschied aufgrund der Verunreinigungskonzentrationsverteilung >
  • 8 zeigt die Beziehung zwischen dem Lichtemissionsausstoß Po und der Vorwärtsspannung VF der Halbleiterlichtemissionselemente 2 der Beispiele 1 und 2. Es ist zu beachten, dass der Lichtemissionsausstoß Po und die Vorwärtsspannung VF in der Figur der Wert ist, wenn der Vorwärtsstrom IF 100 (mA) ist.
  • Aus 8 geht hervor, dass die Vorwärtsspannung VF des Halbleiterlichtemissionselement 2 des Beispiels 2 niedriger ist als diejenige des Halbleiterlichtemissionselements 2 des Beispiels 1. Aus der Figur geht jedoch auch hervor, dass der Lichtemissionsausstoß Po des Halbleiterlichtemissionselements 2 des Beispiels 2 geringfügig geringer ist als derjenige des Halbleiterlichtemissionselements 2 des Beispiels 1.
  • Aus dem vorstehend Genannten geht hervor, dass die Vorwärtsspannung VF verringert werden kann, indem die Verunreinigungskonzentrationsverteilung in der p-Typ-Tunnelschicht 131 und der n-Typ-Tunnelschicht 133 der Tunnelkontaktschicht 13 geneigt wird.
  • < Unterschied aufgrund des Vorhandenseins oder Fehlens der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht >
  • 9A ist ein TEM-Bild der Tunnelkontaktschicht 13 des Beispiels 1, und 9B ist ein TEM-Bild der Tunnelkontaktschicht 13 des Beispiels 3.
  • 9A zeigt, dass zwischen der p-Typ-Tunnelschicht 131 und der n-Typ-Tunnelschicht 133, welche die Tunnelkontaktschicht 13 bilden, eine weitere Schicht, nämlich die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132, in Beispiel 1 vorhanden sein soll. Andererseits zeigt 9B, dass die p-Typ-Tunnelschicht 131 und die n-Typ-Tunnelschicht 133, welche die Tunnelkontaktschicht 13 bilden, in Beispiel 3 einander unmittelbar zugewandt sind; die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 ist nicht vorhanden.
  • 11 zeigt die Ergebnisse der Sekundärionenmassenspektroskopie (SIMS) der Tunnelkontaktschichten 13 der Beispiele 1 und 3. Die Erfinder verwendeten IMS 7f-Auto von CAMECA und führten die Messung unter Einsatz eines dynamischen SIMS(D-SIMS)-Modus durch, wobei die Zielprobe analysiert wird, während ihre Oberfläche erodiert wird. In 11 gibt die horizontale Achse die Tiefe (nm) an, und die vertikale Achse gibt die Konzentration (Atome/cm3) der n-Typ-Verunreinigungen an (Te in diesem Beispiel). 11 zeigt auch die Ergebnisse der Analyse der ersten p-Typ-Verkleidungsschicht 123 und der zweiten n-Typ-Verkleidungsschicht 14, die über und unter der Tunnelkontaktschicht 13 vorhanden ist. 11 zeigt auch die Positionsbeziehung zwischen der ersten p-Typ-Verkleidungsschicht 123, der p-Typ-Tunnelschicht 131, der n-Typ-Tunnelschicht 133 und der zweiten n-Typ-Verkleidungsschicht 141 in Bezug auf die Tiefe. Es ist zu beachten, dass die in der Figur gezeigte Positionsbeziehung nur ein Anhaltspunkt ist und von der tatsächlichen Beziehung leicht abweichen kann.
  • In Beispiel 1 war die maximale Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen 1,6 × 1010 (Atome/cm). Andererseits war in Beispiel 3 die maximale Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen 3,0 × 1019 (Atome/cm3). Anders ausgedrückt war die maximale Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in Beispiel 1 in der Größenordnung von 1020, während sie in Beispiel 3 in der Größenordnung von 1019 war.
  • 10 zeigt die Beziehung zwischen den Vorwärtsspannungen VF der Halbleiterlichtemissionselemente 2 der Beispiele 1 und 3. Ähnlich wie in 8 ist die in dieser Figur gezeigte Vorwärtsspannung VF ein Wert, wenn der Vorwärtsstrom IF 100 (mA) ist.
  • 10 zeigt, dass das Halbleiterlichtemissionselement 2 des Beispiels 1 eine geringere Spannung VF aufweist als das Halbleiterlichtemissionselement 2 des Beispiels 3.
  • Aus dem vorstehend Gesagten geht hervor, dass die Vorwärtsspannung VF verringert werden kann, indem zwischen dem Verfahren zum Herstellen der p-Typ-Tunnelschicht (Stufe 50; das erste Verfahren) und dem Verfahren zum Herstellen der n-Typ-Tunnelschicht (Stufe 60; das dritte Verfahren) das Verfahren durchgeführt wird, bei dem ein n-Typ-Verunreinigungsmaterialgas eingespeist wird, während das Zuführen des Gruppe III-Materialgases und Gruppe V-Materialgases angehalten wird (das zweite Verfahren). Es wird auch gezeigt, dass die Vorwärtsspannung VF verringert werden kann, indem die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht 132 innerhalb der Tunnelkontaktschicht 13 angeordnet wird.
  • Die vorstehende Beschreibung der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient der Veranschaulichung und der Beschreibung. Sie soll jedoch nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarten Ausführungsformen beschränken. Es ist offensichtlich, dass viele Modifikationen und Variationen durch den Fachmann möglich sind. Die vorliegende beispielhafte Ausführungsform wurde ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktischen Anwendungen am besten zu erklären, so dass andere Fachleute in die Lage versetzt werden, die Erfindung für verschiedene Ausführungsformen und mit den verschiedenen Modifikationen zu verstehen, die für die bestimmte geplante Verwendung geeignet sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung soll durch die folgenden Patentansprüche und ihre Äquivalente definiert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2009522755 [0003]

Claims (18)

  1. Lichtemissionsdiode, welche umfasst: einen ersten Lichtemissionsteil, der eine erste p-Typ-Schicht, eine erste n-Typ-Schicht und eine erste Aktivschicht umfasst, wobei die erste p-Typ-Schicht einen Verbindungshalbleiter und p-Typ-Verunreinigungen enthält, die erste n-Typ-Schicht einen Verbindungshalbleiter und n-Typ-Verunreinigungen enthält, die erste Aktivschicht einen Verbindungshalbleiter enthält und zwischen der ersten p-Typ-Schicht und der ersten n-Typ-Schicht angeordnet ist; einen zweiten Lichtemissionsteil, der eine zweite p-Typ-Schicht, eine zweite n-Typ-Schicht und eine zweite Aktivschicht umfasst, wobei die zweite p-Typ-Schicht einen Verbindungshalbleiter und p-Typ-Verunreinigungen enthält, die zweite n-Typ-Schicht einen Verbindungshalbleiter und n-Typ-Verunreinigungen enthält, die zweite Aktivschicht einen Verbindungshalbleiter enthält und zwischen der zweiten p-Typ-Schicht und der zweiten n-Typ-Schicht angeordnet ist, wobei der zweite Lichtemissionsteil Licht derselben Wellenlänge wie der erste Lichtemissionsteil emittiert; und einen Tunnelkontaktteil, der eine dritte p-Typ-Schicht und eine dritte n-Typ-Schicht umfasst, wobei die dritte p-Typ-Schicht der ersten p-Typ-Schicht zugewandt ist und AlxGa1-xAs (0 ≤ x ≤ 0,3) und p-Typ-Verunreinigungen enthält, die dritte n-Typ-Schicht der zweiten n-Typ-Schicht zugewandt ist und (AlxGa1-x)yIn1-yP (0 ≤ x ≤ 0,2, 0,4 ≤ y ≤ 0,6) und n-Typ-Verunreinigungen enthält, der Tunnelkontaktteil zwischen dem ersten Lichtemissionsteil und dem zweiten Lichtemissionsteil angeordnet ist und die dritte p-Typ-Schicht und die dritte n-Typ-Schicht einen Tunnelkontakt bilden.
  2. Lichtemissionsdiode nach Anspruch 1, wobei der Tunnelkontaktteil außerdem eine mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht an einer Grenze zwischen der dritten p-Typ-Schicht und der dritten n-Typ-Schicht aufweist, wobei die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht n-Typ-Verunreinigungen bei einer höheren Konzentration als die dritte n-Typ-Schicht enthält.
  3. Lichtemissionsdiode nach Anspruch 2, wobei die mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierte Schicht dünner ist als die dritte n-Typ-Schicht und die dritte p-Typ-Schicht.
  4. Lichtemissionsdiode nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der mit n-Typ-Verunreinigungen hochdotierten Schicht nicht weniger als 1 × 1020 cn-3 und nicht mehr als 1 × 1021 cm-3 ist.
  5. Lichtemissionsdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der dritten n-Typ-Schicht an einer Seite, die der dritten p-Typ-Schicht zugewandt ist, höher ist als an einer Seite, die der zweiten n-Typ-Schicht zugewandt ist.
  6. Lichtemissionsdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Konzentration der p-Typ-Verunreinigungen in der dritten p-Typ-Schicht an einer Seite, die der dritten n-Typ-Schicht zugewandt ist, höher ist als an einer Seite, die der ersten p-Typ-Schicht zugewandt ist.
  7. Lichtemissionsdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sowohl die erste Aktivschicht als auch die zweite Aktivschicht eine Ein- oder Mehrquantentopfstruktur aufweist, die eine Topfschicht und eine Barriereschicht umfasst, die Topfschicht aus (AlxGa1-x) yIn1-yAszP1-z (0 ≤ x ≤ 0, 2, 0,7 ≤ y ≤ 1,0, 0,7 ≤ z ≤ 1,0) zusammengesetzt ist und die Barriereschicht aus (AlxGa1-xAszP1-z(0 ≤ x ≤ 0,3, 0,7 ≤ z ≤ 1,0) zusammengesetzt ist.
  8. Lichtemissionsdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste p-Typ-Schicht, die zweite p-Typ-Schicht und die dritte p-Typ-Schicht jeweils C als p-Typ-Verunreinigungen enthält, und die erste n-Typ-Schicht, die zweite n-Typ-Schicht und die dritte n-Typ-Schicht jeweils Te als n-Typ-Verunreinigungen enthält.
  9. Lichtemissionsdiode, welche umfasst: einen ersten Lichtemissionsteil, der eine erste p-Typ-Schicht, eine erste n-Typ-Schicht und eine erste Aktivschicht umfasst, wobei die erste p-Typ-Schicht Al, Ga, As und p-Typ-Verunreinigungen enthält, die erste n-Typ-Schicht Al, Ga, As und n-Typ-Verunreinigungen enthält, die erste Aktivschicht einen Gruppe III-V-Halbleiter enthält und zwischen der ersten p-Typ-Schicht und der ersten n-Typ-Schicht angeordnet ist; einen zweiten Lichtemissionsteil, der eine zweite p-Typ-Schicht, eine zweite n-Typ-Schicht und eine zweite Aktivschicht enthält, wobei die zweite p-Typ-Schicht Al, Ga, As und p-Typ-Verunreinigungen enthält, die zweite n-Typ-Schicht Al, Ga, As und n-Typ-Verunreinigungen enthält, die zweite Aktivschicht einen Gruppe III-V-Halbleiter enthält und zwischen der zweiten p-Typ-Schicht und der zweiten n-Typ-Schicht angeordnet ist, wobei der zweite Lichtemissionsteil Licht derselben Wellenlänge wie der erste Lichtemissionsteil emittiert; und einen Tunnelkontaktteil, der eine dritte p-Typ-Schicht und eine dritte n-Typ-Schicht enthält, wobei die dritte p-Typ-Schicht der ersten p-Typ-Schicht zugewandt ist und Ga, As und p-Typ-Verunreinigungen enthält, die dritte n-Typ-Schicht der zweiten n-Typ-Schicht zugewandt ist und Ga, In, P und n-Typ-Verunreinigungen enthält, der Tunnelkontaktteil zwischen dem ersten Lichtemissionsteil und dem zweiten Lichtemissionsteil angeordnet ist und die dritte p-Typ-Schicht und die dritte n-Typ-Schicht einen Tunnelkontakt bilden.
  10. Lichtemissionsdiode nach Anspruch 9, wobei die dritte n-Typ-Schicht eine größere Bandlücke aufweist als die dritte p-Typ-Schicht.
  11. Lichtemissionsdiode nach Anspruch 9 oder 10, wobei die erste p-Typ-Schicht und die zweite n-Typ-Schicht mit Ausnahme der enthaltenen Verunreinigungen eine gemeinsame Zusammensetzung aufweisen.
  12. Lichtemissionsdiode nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die dritte p-Schicht- und die dritte n-Typ-Schicht jeweils aus einem Direkt-Bandlückenhalbleiter zusammengesetzt ist.
  13. Lichtemissionsdiode nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Konzentration der n-Typ-Verunreinigungen in der dritten n-Typ-Schicht nicht weniger als 1 × 1020 cm-3 und nicht mehr als 1 × 1021 cm-3 ist.
  14. Verfahren zum Herstellen einer Tunnelkontaktschicht unter Einsatz einer organischen Dampfphasenabscheidung, wobei das Verfahren umfasst: ein erstes Verfahren, bei dem ein erstes Materialgas, welches ein Gruppe III-Element enthält, ein zweites Materialgas, welches ein Gruppe V-Element enthält, und ein drittes Materialgas, welches ein Dotierungsmittel eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält, auf eine Verbindungshalbleiterschicht zugeführt wird, auf die die Tunnelkontaktschicht laminiert werden soll; ein zweites Verfahren, bei dem das Zuführen des ersten Materialgases, des zweiten Materialgases und des dritten Materialgases angehalten wird und ein viertes Materialgas, welches ein Dotierungsmittel eines zweiten Leitfähigkeitstyps im Gegensatz zu dem ersten Leitfähigkeitstyp enthält, zugeführt wird; und ein drittes Verfahren, bei dem das Zuführen des vierten Materialgases fortgesetzt wird und außerdem ein fünftes Materialgas, das ein Gruppe III-Element enthält, und ein sechstes Materialgas, das ein Gruppe V-Element enthält, zugeführt werden.
  15. Verfahren zum Herstellen einer Tunnelkontaktschicht nach Anspruch 14, wobei das erste Materialgas Al und Ga als Gruppe III-Element enthält, das zweite Materialgas As als Gruppe V-Element enthält, das dritte Materialgas C als Dotierungsmittle vom ersten Leitfähigkeitstyp enthält, das vierte Materialgas Te als Dotierungsmittel vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthält, das fünfte Materialgas Ga und In als Gruppe III-Elemente enthält und das sechste Materialgas P als Gruppe V-Element enthält.
  16. Verfahren zum Herstellen einer Tunnelkontaktschicht nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Verbindungshalbleiterschicht, auf welche die Tunnelkontaktschicht laminiert werden soll, Al, Ga und As enthält.
  17. Verfahren zum Herstellen einer Tunnelkontaktschicht nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das erste Verfahren die Flussrate des dritten Materialgases mit einer Zeitverzögerung erhöht und das dritte Verfahren eine Flussrate des vierten Materialgases mit einer Zeitverzögerung verringert.
  18. Verfahren zum Herstellen einer Tunnelkontaktschicht nach einer der Ansprüche 14 bis 17, wobei eine Temperatur eines Gegenstandes, auf den die Tunnelkontaktschicht laminiert werden soll, ausgehend von einer Temperatur, bei der die Verbindungshalbleiterschicht gewachsen lassen wurde, um 100 bis 150°C vor dem Beginn des ersten Verfahrens verringert wird, und nach der Beendigung des dritten Verfahrens die Temperatur des Gegenstandes, auf den die Tunnelkontaktschicht laminiert worden ist, um 100 bis 150°C erhöht wird.
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